接收函數方法在新疆和田地震臺陣的應用研究

唐明帥王海濤鄭勇葛粲

1）新疆維吾爾自治區地震局，烏魯木齊 830011

2）中國地震局地震預測研究所蘭州科技創新基地，蘭州 730000

3）中國科學院大地測量與地球物理研究所，大地測量與地球動力學國家重點實驗室，武漢 430077

自20世紀80年代以來，遠震體波接收函數已經開始廣泛地應用于地球內部結構的研究中，它是現階段國內外探測地殼及上地幔結構和間斷面起伏特征的重要手段。在接收函數應用研究中，對于寬頻帶地震臺站接收函數的穩定性和臺站下方的結構已有許多成果，而對短周期地震臺站接收函數的穩定性和可靠性分析很少。2007年建成的新疆和田地震臺陣孔徑約3 km、包括9個子臺，每個子臺都安裝了相同型號的短周期三分向地震儀，同時還在中心臺（子臺1）安裝了一臺甚寬頻帶地震儀。

本研究基于和田地震臺陣各子臺3年記錄的遠震波形數據，應用接收函數方法對比研究了臺陣各子臺下方的觀測接收函數、地殼厚度與殼內平均波速比以及100 km深度的S波速度結構，分析了接收函數方法應用于短周期地震臺站的穩定性。

本文首先應用了時間域的迭代反褶積方法提取了臺陣各子臺的觀測接收函數；其次，應用H-k疊加搜索方法研究了臺陣下方的地殼厚度與殼內平均泊松比；再次，應用線性反演方法反演了臺陣下方100 km深度的一維S波速度結構；最后，對臺陣各子臺的觀測接收函數、地殼厚度與殼內平均泊松比、一維S波速度結構進行了對比分析。

根據本文研究結果，對遠震體波接收函數方法、和田地震臺陣下方的結構得到以下認識：

（1）臺陣各子臺的觀測接收函數顯示，臺陣下方沉積層很薄，臺陣下方莫霍面的轉換波震相(Ps)清晰，表明莫霍面具有明顯的邊界。

（2）應用時域迭代反褶積方法提取臺站下方觀測接收函數研究地殼和上地幔頂部結構時，在數據相同的情況下，為了得到更多高質量的觀測接收函數，寬頻帶和短周期地震臺站的高斯濾波因子α取值需根據實際合理選擇。

（3）應用H-k疊加搜索方法得到臺陣下方的地殼厚度為53.81 km，殼內平均泊松比為0.240 3。該結果與Youlin Chen等（2010）用接收函數方法研究位于塔里木盆地西南和西昆侖接觸帶的和田地震臺站下方的地殼厚度（51.81 km）和泊松比（0.258）結果相吻合。和田地震臺陣9個子臺的H-k疊加結果顯示，該方法適用于短周期地震臺站的觀測接收函數。

（4）臺陣下方100 km深度的S波速度結構表明，臺陣下方莫霍面是一個一級間斷面，深度約為55 km，這與觀測接收函數和H-k方法得到的結果一致。

（5）根據短周期和寬頻帶地震儀觀測接收函數得到臺陣下方100 km深度的S波速度結構，表明短周期地震儀（2 s～40 Hz）觀測接收函數只能反演臺站下方約40 km深度的S波速度結構，深部的結構需要采用寬頻帶地震儀進行分析和研究。