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1、第8卷第2期南极研究(中文版)Vol.8,No.21996年6月ANTARCTICRESEARCH(CHINESEEDITION)June1996南极半岛地区地震勒夫波群速度与岩石圈结构束沛镒(中国科学院地球物理研究所,北京100101)胡家富(云南大学,昆明650091)滕吉文张中杰焦丞民(中国科学院地球物理研究所,北京100101)提要本文依据南极智利贝纳尔多õ奥伊金斯将军站的来自南桑德韦奇群岛的Ms=614级地震面波资料,采用最新的适配滤波频时分析技术和网格频散反演方法,计算了南极半岛地区
2、的勒夫波群速度频散,并获得了该区岩石圈结构模型。结果表明,西南极南极半岛地区地壳为成层结构,可分为三层,其分层厚度分别为5km、8km和10km。地壳厚度为23km,上地幔顶部速度为5132kmös。在深度53km以下,地幔介质中速度逐步降低为5111kmös和419kmös,最低值达418kmös,可以推断南极地幔亦为成层结构。关键词南极半岛勒夫波适配滤波频时分析网格频散反演一、前言自冈瓦纳古陆解体后,印度洋板块再次分裂,并分块向北运移,与欧亚大陆相继拼贴,大陆增生,并形成了南极与青藏高原隔着
3、印度洋相对峙(ZhuandTeng,1984)。南极与青藏高原的对比研究对全球大陆动力学的探讨无疑是十分重要的。要进行这项研究也必须首先对地球内部,特别是岩石圈结构有一清晰的认识。南极地区的岩石圈结构研究为各国地球科学界所瞩目。在固体地球物理方面,通过地震体波(束沛镒,张钋,1994)、人工深地震(Ashcroft,1972)以及大地电磁测深(孔祥儒等,1993)等方法,尽管取得了台站区域范围内的深部结构,但由于地域环境与气候条件的限制,对于广袤的南极大陆及其邻近海域,有关南极岩石圈的研究至今仍
4、然不够深入。本文根据南极半岛智利贝纳尔多õ奥伊金斯将军站(GBO)上观测的地震面波资料,采用最新的频时分析技术和网格频散反演理论和方法(胡家富等,1992)来研究南极地区的剪切波速度结构,所得结果可以深化对南极岩石圈及其形成与演化的认识。第2期束沛镒等:南极半岛地区地震勒夫波群速度与岩石圈结构34二、方法与资料1.方法本文使用适配滤波频时分析技术在一定的频率宽度范围内可以改进分辨率,减小误差,并提高频散数据的精度(胡家富等,1992),鉴于网格频散反演方法是一种适于研究大区域内某种分格尺度上的分
5、区构造格局及横向不均匀性的方法(滕吉文等,1995),故能对南极这一广阔地域的岩石圈结构进行研究。在反演过程中计算了勒夫波频散,由它得到岩石圈结构。2.资料在研究南极的岩石圈结构中,选用西南极南极半岛智利贝尔纳多õ奥伊金斯将军站(GBO,57°54′W,63°19′S)的地震记录,该地震发生在南桑德韦奇群岛(24°29′W,57°47′S),发震时刻为1986年4月14日14252209.8(GMT),地震震级为Ms=6.4。该次记录取得了清晰的地震面波波形图(图2),数字化后进行了合成,在水平
6、向的切向方向上提取勒夫波然后进行反演计算。图1GBO站和地震震中的位置图图2GBO站所记录的地震面波波形图Fig.1.Theearthquakeepicenterandseismicsta2Fig.2.AsurfacewaveseismogramrecordedbytioninAntarctica.GBOStationinAntarcticPeninsula.三、反演计算勒夫波频散通过数据处理与计算,获得了地震-台站路径上勒夫波群速度频散曲线,其周期范围为10.45～34.57s,共14个周期的
7、群速度,根据群速度频散曲线的拟合可得到南极地区上述路径上的岩石圈结构。44南极研究(中文版)第8卷1.初始模型初始模型的选取参考了南极地区的已有工作及其结果(束沛镒,张钋,1994;Ashcroft,1972;孔祥儒等,1993)。由于面波频散对S波速度更为敏感,所以在反演中只把每层的S波速度作为独立变量处理,纵波速度和密度用经验公式导出,各层厚度在试错过程中加以调整。2.频散曲线图3给出了该次地震勒夫波群速度的理论频散曲线和观测频散曲线的拟合情况比较,显然符合得很好,这表明了所提出的初始模型以
8、及反演结果是稳定的和可靠的。图3地震面波的勒夫波群速度频散曲线。黑点为图4台站-震中路径勒夫波群速度2深度曲线与观测频散;实线为理论频散岩石圈结构Fig.3.AgroupvelocitydispersioncurveofLoveFig.4.Agroupvelocity2depthcurveofLovesur2surfacewave.●:Observed;-:Calculated.facewaveandlithospherestructureonthepathbetweenseismicstati
