用远震接收函数反演长白山火山站下方的地壳结构

ｋｍ
结果相符。研究结果通过反演计算不同方位的接收函数，我们得出了台站不同方位的Ｓ波速度结构，给 出了台站下方的较为详细结构。
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图１接收函数示意［虱（１９９７．Ｃｈａｒｌｅｓ Ｊ．Ａｍｍｏｎ）
十国第Ⅲ＆Ａｍ々术Ⅱ”☆＊Ⅱ・雁荡ｍ
１ ０．Ｓａｍｂｒｉｄｇｅ
５２＂－－２ １ ５４． ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｗｉｔｈ
ａ
Ｍ．１ ９９９．Ｇｅｏｐｈ）ｒｓｉｃａｌ
ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ—Ｉ．Ｓｅａｒｃｈｉｎｇ
ａ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ
ｓｐａｃｅ．Ｇｅｏｐｈｙｓ Ｊ Ｉｎｔ，１３８：４７９－－。４９４
１１．Ｅ．Ａ．Ｈｅｔｌａｎｄ，Ｆ．Ｔ．Ｗｕ，Ｊ．Ｌ
１．２接收函数ＮＡ反演方法 ｉ９９８年Ｓａｍｂｒｉｄｇｅ基于计算几何的理论提出了｛｝线性反演技术相邻算法（ＮＡ）。Ｎ＾反演方法（邻 近葬法）是近年来兴起的种新的ｍ线性反演方法，和其他方注如退火厦遗传算法一样都是全局反演
方法。其特别之址在ｊ耐模型空间的控索方式，ＮＡ避免了遗传算法蛹节参数过多，模拟退火在搜索
１１
Ｈ．Ｋ叠加方法 当远碰地震波波震而到达接收点日ｔ近时，地罐渡会发生转换效应，如图１所示．通过直达Ｐ波
取Ｊ Ｐｓ波以及后续的多敞渡的到时著，就能得到地壳的盯度和波速比等参数。然而，地壳速度和地壳 厚度之问存在着此消彼长的戈系。为ｒ解决这矛盾．Ｚｈｕ ＬＰ提出了利用多次震相加权罾加的 Ｈ．Ｋａｐｐａ方法．谆叠加方法利用阻震相和后续的ＰｐＰｓ及ＰｐＳｓ＋ＰｓＰｓ同时叠加米约束结果，可以解决 地壳厚度与平均速度之间的依赣芰系。
的过程中人量抛弃样品．以及萤特｝罗算法托较高维的情况Ｆ失效的弱点。ＮＡ具订较强的自适应和 全局搜索的能力。ＮＡ已证明可应用下地壳结构的接收函数反演等非线性极强的反问题ＮＡ是一种全 新的卣接搜索方法，与此前的方法相比，具有独特的优点其方法概念简单仅用两个控制参数．却能 在参数宅问的搜索中居丁复杂的自适应与此前的方法不同新方法虽然不是为仝局最优化设计的， 却能在这力面展现出与其它全局方法相同的能ＪＴ（Ｓａｍｂｒｉｄｇｅ 采样 息 ＮＡ反演的优点生成尽可能多的模型．然后对这系列模型进行分析寻找晟优解，在晟优解的搜 索过程中充分利用了前挑选代的信包．兼顾全局信息．从而避免解落＾局部极小值；对初始模型的 依赖较小；具有根好的并行性．可蛆有效地提高计算效率。 １９９９）ＮＡ方法的目的是对参数后从获得的模型集台中采用集台推论的方法提取有敬信
１．３接受函数与波速比计算
倒２波述比干ｕ地壳厚度图像
按方位叠加的接收凼数图像
全国第五班火ｍ学￥ⅫＷ会∞Ⅱ・雁蔼ｍ
左阁４是按方位角计算的接收函数，这 个范围的接收函数比较相近，被叠加起 来得到一条然后作反演。从接收函数波 形，可以禹到随方位角变化的特征。
全国第五次火山学术研讨会浙江・雁荡山
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用远震接收函数反演长白山火山站下方的地壳结构
高金哲１ 崇加军２倪四道２
１．吉林省地震局，长春１３００２２。 ２．中国科学技术大学地球与空间科学学院，合肥２３００２６
长白山地处中国东北的东部和朝鲜北部，主峰白头山海拔２７００ ｍ，为东北最高峰。位于主峰之颠 的天池及其附近的十几个火山群，构成了规模庞大火山系统，是目前我国境内保存最为完整的新生代 多成因复合火山，天池火山在晚第四纪和近代有过多次喷发。天池火山位于西太平洋板块俯冲的前缘 区，火山岩中地幔物质含有板块俯冲携带的沉积物成分，具有强烈喷发的构造背景。火山观测站海拔
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全国第五次火山学术研讨会浙江・雁荡山
介质变化特征。多台联合反演求地壳结构方法可求得更大范围的结构，而单台求得的结果可以更精确 地反映台站下方的结构，各有所长。
表１位于长白ＬＤ站１２００～１５００下方的速度模型
ｌａｙｅｒ １ ２ ３ ４ ５ ６ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖｓｌ ２．３３ ３．１２ ３．４２ ２．５７ ３．１５ ３．３４ Ｖｓ２ ３．９４ ３．９７ ２．９７ ２．７２ ３．５７ ３．６６
ｖｉｅｗ．ＪＧＲ．１００（Ｂ７）：９７６１～９７８８．
９．Ｇｅｏｒｇｅ乙Ｃｈａｒｌｅｓ Ｊ Ａ．１９９５．Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ ｃｒｕｓｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｃｏｎｓｔ ｒａｉｎｅｄ
ｂｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆｃｒｕｓｔａｌ Ｐｏｉｓｓｏｎｐｓ
ｒａｔｉｏ．Ｎａｔｕｒｅ，３７４（９）：１
参考文献 １．汤吉，邓前辉，２００１．赵国泽等．长自山天池火山区电性结构和岩浆系统．地震地质，２３（２）：１９１＂＂２００ ２．刘若新，魏海泉，李继泰等．１９９５．长白山天池火山．火山作用与人类环境．北京．地震出版社，１～１３
３．刘启元，李顺成，沈杨，等．１９９７．中国数字地震台网的接收函数及其非线性反演．地球物理学，
１７９０
ｍ，台基为玄武岩．近年来，中外学者对天池火山地区进行过多次实地考察，并被认为仍具有潜在
灾害性喷发可能，是世界上最危险的火山之一。各种动态观测和ＭＴ探测的研究表明，天池火山区深 部可能存在着活动的岩浆房（汤吉等，２００１）。最近一次喷发时间为１１９９年（刘若新等，１９９２），地质、 地球化学及地球物理研究表明长白山天池火山仍存在再次喷发的危险。 近年来，接收函数已经成为一种重要的计算地壳厚度的方法，它不仅可以用来研究地壳内部的速度结 构，而且还可以有效地确定上地幔速度间断面的特性，因此接收函数方法目前已被广泛应用于地壳地幔 的结构研究，刘启元（１９９７）和高星（２００５）等用接收函数和转换函数分别研究，他们利用波形反演获得了台 站下的速度结构，获得的结果相当的好．黄建平（２００８）利用Ｈ．Ｋａｐｐａ方法，反演得到了中国１１个典型台站 下方的速度结构和Ｋａｐｐａ值尚属首次，利用该叠加方法可以获得台站附近一定范围不同方位角上平均的地 壳厚度和波速比，获得的结果相对更稳定可靠。 １９９９年在中国地震局、吉林省政府的支持下，长白山天池火山区建立了天池火山观测站和监测系 统，改变了长白山火山长期不设防的状态。近十年来火山观测站积累了大量信噪比较高的远震记录， 为了更好地利用多年来积累的数字化波形资料，本文尝试利用单台远震三分量地震事件数据计算获得 了长白山火山观测站下方不同方位的体波接收函数，利用Ｈ．ｋａｐｐａ叠加方法反演得到这些台站下方的地 壳厚度及泊松比，同时获得的波速比对研究地壳岩石物性具有一定的意义【６～９】。用接收函数结果得出 了火山站下方的Ｓ波速度结构模型，计算得出地壳厚度是３６ ｋｍ，平均波速比为１．８８，与国外学者（Ｈｅｔｌａｎｄ 等２００４）利用布没在长白山火山区的流动宽频带地震仪记录，计算得到的火山区地壳厚度为３０－－－３９
７．Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ Ｎ Ｉ．１９９６，Ｐｏｉｓｓｏｎｐｓ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｃｒｕｓｔａｌ
ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｙ．ＪＧＲ，１０１（Ｂ２）：３１３９～３１５６． ｃｒｕｓｔ：Ａ舀ｏｂａｌ
８．Ｎｉｋｏｌａｓ １．Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ．１ ９９５．Ｓｅｉｓｍｉｃ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｔ ｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ
２０一－－３０ｋｌｎ ５７
ｋｍ／ｓ）。低速异常深度范围在１０ｈ左右和
Ｚ问。这可能表明温度升高的区域．但是我们无法倥凭这些数据来判断现在是否处于部分熔
融状态，还有待于和其它探测手段结合考虑。用来自单台不问方位资料研究台站Ｆ方的地壳结构能够给
出台站下方更加精细地下结构特征。也了解了不同方位的波速比变化特征，有助于我们研究火山区的
ＶｐＮｓ
１．６９ １．６ｌ １．６９ １．７４ １．６４ １．８９
８．２（
８．２）
８．７（１６．９） ４．８（２１．７）
８．５（３０．２）
１４．１（４４．３）
２５．８（７０．１）
模型文件：Ｖｓｌ是每一层的上边界Ｓ波速度，Ｖｓ２是下边界Ｓ波速度，每层是从上到下Ｖｓｌ线性 变化到Ｖｓ２。这个是初步反演结果，有部分方位角拟合稍差，影响三维结构。有待于今后进一步完善。 但是用单台不同方位角的接收函数，对长白山火山监测工作有很大的意义，可以利用某一个方位角上 的接收函数求得该方向上的波速比，这样就能用远震波形记录求波速比，通过一系列的波速比变化特 征了解火山下方介质变化，有助于火山监测，弥补缺乏区域地震带来的缺陷。
幽４计算用不同方位街的接收萌数
１．５
ｓ波速度结构分析
圉４接受函数反演获敏的火山站下方不同打位的Ｓ波速度结构
结果表明．位下台站３０”～６０”２问有个低速区．深度约１０ ｋｍ；位丁台站北偏两１２矿～ｌ ５００之间 低速区深度约为２０～３０ｋｍ；位于台站ｌ ５００～１９５”２－问低速区的潍度约３０ｋｍ；位于台站成１９５”－－２４００ ２间有较弱的低速区存在深度约３５ｋｉｎ：位于台站的２７００～３３０”之间低速区的深度出现两处：１０和２５ｋｉｎ； ｛奇丁台站的北偏西１２０一Ｉ ５０度方向，有Ｓ波速屉低值（２
Ｓｏｎｇ．２００４，Ｃｒｕｓｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ
Ｃｈａｎｇｂａｉｓｈａｎ
ｖｏｌｃａｎｉｃ ａｒｅａ，Ｃｈｉｎａ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ
ｂｙ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，Ｔｅｃｔｏｎｏｐｈｙｓｉｃｓ ３８６，１５７－－，１７５．
４０（３）：３５６～３６８． ４．高星，王卫民，姚振兴．２００５，中国及邻近地区地壳结构．地球物理学报，４８（３）：５９１＂－＇６０１． ５．黄建平，崇加军，倪四道．２００８，利用Ｈ—Ｋａｐｐａ方法反演中国地区台站下地壳厚度．中国科学技术大学 学报，３８（ｉ）：３４－－－４０． ６．许卫卫，郑天愉．２００５，渤海湾盆地北西盆山边界地区泊松比分布。地球物理学报，４８（５）：１０７７～１０８４．