王 峻

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

中國境內(nèi)天山的巖石圈速度結(jié)構(gòu)P波與S波接收函數(shù)的聯(lián)合反演

王 峻

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

通過合成地震圖的計(jì)算，本文系統(tǒng)地分析研究了S波接收函數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特征，并在接收函數(shù)非線性復(fù)譜比反演方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了基于貝葉斯理論的P波和S波接收函數(shù)的非線性聯(lián)合反演方法。

利用本文發(fā)展的P波和S波接收函數(shù)的非線性聯(lián)合反演方法和沿獨(dú)庫公路布設(shè)的由51個(gè)寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)站組成的地震臺(tái)陣記錄的遠(yuǎn)震體波波形數(shù)據(jù)得到了中國境內(nèi)天山300 km深度范圍地殼上地幔的P波和S波速度結(jié)構(gòu)，得到了中國境內(nèi)天山的巖石圈結(jié)構(gòu)和造山動(dòng)力學(xué)模型的一些新認(rèn)識(shí)。

關(guān)于P波與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演方法，本文在以下幾個(gè)方面取得了新的結(jié)果：

（1）適用于S波接收函數(shù)反演的震中距范圍約為65°～80°；與陡變的巖石圈底部界面相比，在梯度帶類型的巖石圈底部邊界上生成的SLP轉(zhuǎn)換震相振幅將會(huì)減弱，但通過偏移疊加仍可有效識(shí)別相應(yīng)的震相。

（2）當(dāng)臺(tái)站下方近地表存在沉積蓋層時(shí)，S波接收函數(shù)的振幅將會(huì)增強(qiáng)，有助于識(shí)別基底面的轉(zhuǎn)換震相，基底面轉(zhuǎn)換震相出現(xiàn)的時(shí)間取決于基底面與其上方沉積層的速度和沉積層的厚度。

（3）由于S波接收函數(shù)徑向分量不符合δ脈沖的假定，依賴于等效震源假定的頻率域單臺(tái)復(fù)譜比接收函數(shù)估計(jì)方法和時(shí)間域迭代反褶積接收函數(shù)估計(jì)方法都不利于估計(jì)S波接收函數(shù)，而不依賴于等效震源假定的最大或然性三分量接收函數(shù)反褶積方法能夠更好地給出S波接收函數(shù)的估計(jì)。

（4）數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果表明，P波與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演充分利用了它們之間的互補(bǔ)性，不但有助于改善P波接收函數(shù)的解釋，而且可以進(jìn)一步同時(shí)提取地殼及巖石圈地幔的P波與S波速度結(jié)構(gòu)，在初始模型速度參數(shù)偏離真實(shí)模型20%的情況下，能夠?qū)?00 km深度范圍內(nèi)的模型參數(shù)做出很好的預(yù)測。

（5）實(shí)際數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗(yàn)表明，來自相同的遠(yuǎn)震事件的P波與S波接收函數(shù)數(shù)據(jù)有利于P波接收函數(shù)與S波接收函數(shù)的聯(lián)合反演法，理論計(jì)算和實(shí)際數(shù)據(jù)處理的結(jié)果表明，用于P波接收函數(shù)與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演的遠(yuǎn)震事件的震中距應(yīng)限制在65°～80°范圍內(nèi)。

對橫跨中國境內(nèi)天山剖面的臺(tái)站下方的巖石圈結(jié)構(gòu)和造山動(dòng)力學(xué)主要得到以下新認(rèn)識(shí)：

（1）首次利用P波與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演方法獲得了中國境內(nèi)天山地殼上地幔300 km深度范圍內(nèi)的P波與S波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，在橫穿中國境內(nèi)天山的方向上，其巖石圈速度結(jié)構(gòu)具有與地表地質(zhì)構(gòu)造相吻合的橫向分塊結(jié)構(gòu)。

（2）塔里木地塊的巖石圈向北傾斜，其厚度約100～130 km，俯沖巖石圈的前鋒到達(dá)南天山的南緣，并與相應(yīng)地地殼結(jié)構(gòu)相吻合；準(zhǔn)噶爾地塊巖石圈向南傾斜，其底部邊界的深度約為120～150 km，俯沖巖石圈的前鋒到達(dá)北天山的下方；南天山下方在地殼從南向北逐漸增厚的同時(shí)，其巖石圈底部邊界的深度從80 km逐漸增加到130 km；中天山下方在地殼從北向南逐漸增厚的同時(shí)，其巖石圈底部邊界的深度從130 km逐漸上升到80 km。

（3）地震活動(dòng)與殼內(nèi)低速體的相關(guān)性表明，天山地殼內(nèi)低速層是天山地殼南北向縮短過程中上地殼與下地殼相對剪切變形生熱的結(jié)果，這與塔里木地塊和準(zhǔn)噶爾地塊巖石圈相向俯沖一致。

（4）南天山下方200～300 km深度范圍內(nèi)存在明顯的高速體，與標(biāo)幟南天山和中天山拼合的縫合帶相應(yīng)，其上地幔存在深達(dá)270 km的高速體，據(jù)此推斷，南天山下方200～300 km深度范圍內(nèi)的高速體反映了上地幔小尺度對流造成的巖石圈拆沉造成的結(jié)果。

（5）通過對反演結(jié)果的分析，我們給出了中國境內(nèi)天山的造山動(dòng)力學(xué)模型。本文的結(jié)果支持天山兩側(cè)盆地“雙向俯沖”的非連續(xù)模型，天山的陸內(nèi)造山過程并不限于地殼，而是一個(gè)上地幔小尺度地幔對流導(dǎo)引的巖石圈變形運(yùn)動(dòng)過程。

（作者電子信箱，王峻：wjun＿923＠163.com）

P315.2；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.08.009

巖石圈根；接收函數(shù)；地殼結(jié)構(gòu)；聯(lián)合反演；殼內(nèi)低速體；塔里木地塊；迭代反褶積；線性反演；流動(dòng)地震臺(tái)