利用前臨界PcP－PKiKP約束ICB“馬賽克”結構

申中寅 艾印雙 何玉梅 姜明明

1）中國科學院地質與地球物理研究所，北京100029

2）中國科學院大學，北京100049

（作者電子信箱，申中寅：soviet.19171107＠163.com）

地球內核緩慢結晶于高度均勻的液態外核，長期被視為簡單的均質鐵鎳合金球體。然而，近年的地震觀測揭示了內核各尺度不均勻結構的存在。其中大到（約1 000km）全球尺度的準東西半球分劃，小至（約10km）高頻體波散射體的散布，暗示了內核復雜的結晶生長環境及動力學過程。作為物質交換和能量傳遞的界面，內核邊界（Inner Core Boundary，ICB）蘊含著豐富的環境狀態信息，在地球深部研究中具有重要地位。因為對反射界面物性差異的高度敏感，前臨界PKiKP／PcP振幅比被廣泛應用于ICB 結構反演。全球振幅比資料分布的高度離散則暗示了ICB“馬賽克”狀強烈側向差異的存在。由于前臨界PKiKP觀測稀缺，ICB橫向變化的準確識別及精細勾勒常受制于高質量密集采樣數據的匱乏，而地震臺陣觀測的廣泛開展則能有效緩解這一矛盾。中國科學院地質與地球物理研究所地震臺陣探測實驗室于2005—2011年度在華東和華南布設了數條線狀密集流動數字地震臺陣，積累了豐富的觀測資料。本研究從數千個記錄事件中挑選出了13 個地震，得到了共計150 對高質量前臨界PcP－PKiKP波形組合，覆蓋震中距范圍為14～35°，為東亞地區ICB 結構的精細研究提供了豐富的優質數據來源，所得結果簡介如下：①經過平均平滑處理，振幅比PKiKP／PcP呈現了很好的地理一致性。其具體分布表現為華東地區的高ICB密度差（＞1.0g／cm3）核部及低－正常密度差（略低或接近0.6g／cm3）邊緣。這種ICB密度躍變的橫向系統變化反映了ICB可能“馬賽克”結構的局部輪廓，證實了區域尺度（約100km）不均勻的存在。另一方面，前人密集臺陣研究也揭示了相鄰區域ICB的側向起伏。這些橫向變化暗示了研究區“準東半球”抬升溶蝕背景下復雜的內核動態熔融—結晶過程。②PcP－PKiKP走時殘差呈現出以18°N 為界的顯著南北差異。北部觀測表現出淺源干擾的明顯影響，反映了傳播路徑速度異常給PcPPKiKP走時殘差研究帶來的強烈折中效應。與之對應，18°N 以南的觀測則表現為PKiKP的顯著延遲，而參照事件又將低速異常限定于PKiKP震源側CMB穿透點附近，暗示了蘇拉威西海（Celebes Sea）ULVZ對PKiKP信號的延遲。