利用前临界PcP－PKiKP约束ICB“马赛克”结构

申中寅 艾印双 何玉梅 姜明明

1）中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029

2）中国科学院大学，北京100049

（作者电子信箱，申中寅：soviet.19171107＠163.com）

地球内核缓慢结晶于高度均匀的液态外核，长期被视为简单的均质铁镍合金球体。然而，近年的地震观测揭示了内核各尺度不均匀结构的存在。其中大到（约1 000km）全球尺度的准东西半球分划，小至（约10km）高频体波散射体的散布，暗示了内核复杂的结晶生长环境及动力学过程。作为物质交换和能量传递的界面，内核边界（Inner Core Boundary，ICB）蕴含着丰富的环境状态信息，在地球深部研究中具有重要地位。因为对反射界面物性差异的高度敏感，前临界PKiKP／PcP振幅比被广泛应用于ICB 结构反演。全球振幅比资料分布的高度离散则暗示了ICB“马赛克”状强烈侧向差异的存在。由于前临界PKiKP观测稀缺，ICB横向变化的准确识别及精细勾勒常受制于高质量密集采样数据的匮乏，而地震台阵观测的广泛开展则能有效缓解这一矛盾。中国科学院地质与地球物理研究所地震台阵探测实验室于2005—2011年度在华东和华南布设了数条线状密集流动数字地震台阵，积累了丰富的观测资料。本研究从数千个记录事件中挑选出了13 个地震，得到了共计150 对高质量前临界PcP－PKiKP波形组合，覆盖震中距范围为14～35°，为东亚地区ICB 结构的精细研究提供了丰富的优质数据来源，所得结果简介如下：①经过平均平滑处理，振幅比PKiKP／PcP呈现了很好的地理一致性。其具体分布表现为华东地区的高ICB密度差（＞1.0g／cm3）核部及低－正常密度差（略低或接近0.6g／cm3）边缘。这种ICB密度跃变的横向系统变化反映了ICB可能“马赛克”结构的局部轮廓，证实了区域尺度（约100km）不均匀的存在。另一方面，前人密集台阵研究也揭示了相邻区域ICB的侧向起伏。这些横向变化暗示了研究区“准东半球”抬升溶蚀背景下复杂的内核动态熔融—结晶过程。②PcP－PKiKP走时残差呈现出以18°N 为界的显著南北差异。北部观测表现出浅源干扰的明显影响，反映了传播路径速度异常给PcPPKiKP走时残差研究带来的强烈折中效应。与之对应，18°N 以南的观测则表现为PKiKP的显著延迟，而参照事件又将低速异常限定于PKiKP震源侧CMB穿透点附近，暗示了苏拉威西海（Celebes Sea）ULVZ对PKiKP信号的延迟。