利用前臨界PcP－PKiKP約束ICB“馬賽克”結(jié)構(gòu)

申中寅 艾印雙 何玉梅 姜明明

1）中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029

2）中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049

（作者電子信箱，申中寅：soviet.19171107＠163.com）

地球內(nèi)核緩慢結(jié)晶于高度均勻的液態(tài)外核，長期被視為簡單的均質(zhì)鐵鎳合金球體。然而，近年的地震觀測揭示了內(nèi)核各尺度不均勻結(jié)構(gòu)的存在。其中大到（約1 000km）全球尺度的準(zhǔn)東西半球分劃，小至（約10km）高頻體波散射體的散布，暗示了內(nèi)核復(fù)雜的結(jié)晶生長環(huán)境及動力學(xué)過程。作為物質(zhì)交換和能量傳遞的界面，內(nèi)核邊界（Inner Core Boundary，ICB）蘊含著豐富的環(huán)境狀態(tài)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(yīng)用于ICB 結(jié)構(gòu)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(cè)向差異的存在。由于前臨界PKiKP觀測稀缺，ICB橫向變化的準(zhǔn)確識別及精細(xì)勾勒常受制于高質(zhì)量密集采樣數(shù)據(jù)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(xué)院地質(zhì)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(shè)了數(shù)條線狀密集流動數(shù)字地震臺陣，積累了豐富的觀測資料。本研究從數(shù)千個記錄事件中挑選出了13 個地震，得到了共計150 對高質(zhì)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(qū)ICB 結(jié)構(gòu)的精細(xì)研究提供了豐富的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)來源，所得結(jié)果簡介如下：①經(jīng)過平均平滑處理，振幅比PKiKP／PcP呈現(xiàn)了很好的地理一致性。其具體分布表現(xiàn)為華東地區(qū)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(tǒng)變化反映了ICB可能“馬賽克”結(jié)構(gòu)的局部輪廓，證實了區(qū)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(qū)域ICB的側(cè)向起伏。這些橫向變化暗示了研究區(qū)“準(zhǔn)東半球”抬升溶蝕背景下復(fù)雜的內(nèi)核動態(tài)熔融—結(jié)晶過程。②PcP－PKiKP走時殘差呈現(xiàn)出以18°N 為界的顯著南北差異。北部觀測表現(xiàn)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(yīng)。與之對應(yīng)，18°N 以南的觀測則表現(xiàn)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(cè)CMB穿透點附近，暗示了蘇拉威西海（Celebes Sea）ULVZ對PKiKP信號的延遲。