中國境內天山的巖石圈速度結構P波與S波接收函數的聯合反演

王 峻

（中國地震局地質研究所，北京100029）

中國境內天山的巖石圈速度結構P波與S波接收函數的聯合反演

王 峻

（中國地震局地質研究所，北京100029）

通過合成地震圖的計算，本文系統地分析研究了S波接收函數的運動學及動力學特征，并在接收函數非線性復譜比反演方法的基礎上，進一步發展了基于貝葉斯理論的P波和S波接收函數的非線性聯合反演方法。

利用本文發展的P波和S波接收函數的非線性聯合反演方法和沿獨庫公路布設的由51個寬頻帶流動地震臺站組成的地震臺陣記錄的遠震體波波形數據得到了中國境內天山300 km深度范圍地殼上地幔的P波和S波速度結構，得到了中國境內天山的巖石圈結構和造山動力學模型的一些新認識。

關于P波與S波接收函數聯合反演方法，本文在以下幾個方面取得了新的結果：

（1）適用于S波接收函數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轉換震相振幅將會減弱，但通過偏移疊加仍可有效識別相應的震相。

（2）當臺站下方近地表存在沉積蓋層時，S波接收函數的振幅將會增強，有助于識別基底面的轉換震相，基底面轉換震相出現的時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復譜比接收函數估計方法和時間域迭代反褶積接收函數估計方法都不利于估計S波接收函數，而不依賴于等效震源假定的最大或然性三分量接收函數反褶積方法能夠更好地給出S波接收函數的估計。

（4）數值檢驗結果表明，P波與S波接收函數聯合反演充分利用了它們之間的互補性，不但有助于改善P波接收函數的解釋，而且可以進一步同時提取地殼及巖石圈地幔的P波與S波速度結構，在初始模型速度參數偏離真實模型20%的情況下，能夠對300 km深度范圍內的模型參數做出很好的預測。

（5）實際數據處理的經驗表明，來自相同的遠震事件的P波與S波接收函數數據有利于P波接收函數與S波接收函數的聯合反演法，理論計算和實際數據處理的結果表明，用于P波接收函數與S波接收函數聯合反演的遠震事件的震中距應限制在65°～80°范圍內。

對橫跨中國境內天山剖面的臺站下方的巖石圈結構和造山動力學主要得到以下新認識：

（1）首次利用P波與S波接收函數聯合反演方法獲得了中國境內天山地殼上地幔300 km深度范圍內的P波與S波速度結構，結果表明，在橫穿中國境內天山的方向上，其巖石圈速度結構具有與地表地質構造相吻合的橫向分塊結構。

（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南天山的南緣，并與相應地地殼結構相吻合；準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，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，其巖石圈底部邊界的深度從130 km逐漸上升到80 km。

（3）地震活動與殼內低速體的相關性表明，天山地殼內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果，這與塔里木地塊和準噶爾地塊巖石圈相向俯沖一致。

（4）南天山下方200～300 km深度范圍內存在明顯的高速體，與標幟南天山和中天山拼合的縫合帶相應，其上地幔存在深達270 km的高速體，據此推斷，南天山下方200～300 km深度范圍內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果。

（5）通過對反演結果的分析，我們給出了中國境內天山的造山動力學模型。本文的結果支持天山兩側盆地“雙向俯沖”的非連續模型，天山的陸內造山過程并不限于地殼，而是一個上地幔小尺度地幔對流導引的巖石圈變形運動過程。

（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；地殼結構；聯合反演；殼內低速體；塔里木地塊；迭代反褶積；線性反演；流動地震臺