华南大陆东部位于欧亚板块东南部边缘，长期以来受到欧亚板块、菲律宾板块和印度洋板块3大板块的碰撞、俯冲、挤压、拉伸，并经历了陆内造山及上地幔物质上涌的综合作用^[1-2]，其演化过程伴随着丰富的深部物质活动，在大陆边缘地带形成了一系列切割地壳的深大断裂，这些断裂带迄今仍存在较强的地震活动性^[3]。华南大陆东部赣闽地区处于华南复合陆内造山带内，地质构造较为复杂，中强地震发生频度较高。江西省跨扬子地块和华夏地块两个地质单元，其南部处于东南沿海地震带，北部地处长江中下游地震带，主要受纬向断裂带的控制。福建自晚太古代以来经受了多次造山运动影响，构造运动主要受北东向和北西向断裂带控制，在区域上形成“东西分带、南北分块”的构造格架^[4]。

泊松比结构是了解地球内部物质组成的一个重要参数。一般情况下, 泊松比值随着地壳年龄的增长而增加，克拉通地区的下地壳由于富含铁镁质使地壳有较高的泊松比，大范围的地壳熔融也可造成泊松比升高^[5-6]。泊松比和地壳厚度之间也存在一定关系^[7-8]，不同的地质单元表现出不同的依赖关系，这些依赖关系有助于对地壳构造演化过程的理解。本文收集了赣闽地区固定地震台站记录的远震波形资料，通过接收函数研究，探讨福建和江西地区地壳结构和波速比的分布特点。

1 方法与资料 1.1 接收函数H-κ扫描叠加方法

接收函数方法是目前利用单台三分量远震记录研究台站下方地壳、上地幔结构的有力工具。在频率域将远震记录的垂向分量与水平分量进行反褶积^[9]，可以提取出远震P波在速度间断面上的转换S波及其多次波信息。由于波速比κ对于地壳纵波速度变化不敏感，因此在假设台站下方平均P波速度情况下，理论上可以根据P波和S波的到时差来计算平均地壳厚度与横波速度，从而获得纵横波速度比。我们采用H-κ扫描叠加方法^[10]，通过在地壳厚度域和波速比域搜索转换S波及其多次震相的叠加振幅最大值，同时获取地壳厚度和波速比两个参数的平均值估计。该方法的优势在于可以批量处理大量的远震波形，有效避免因震相识别和走时拾取所产生的人为误差，具有较高的可信度。

1.2 资料

本研究收集了江西省24个宽频固定台站、福建省29个宽频固定台站和5个短周期台站的地震资料，台站分布如图 1所示。固定台站的数据资料为2011-01~2012-12期间记录的远震数据，采样率均为0.02。由于固定台记录的数据格式为SEED格式，首先需要将SEED格式的数据转换成SAC(seismic analysis code)Binary格式。我们根据台站记录时间内的地震目录，截取地震发生时段的地震波形，然后从大量的地震事件中，选取震中距在30°~95°、M≥5.5、具有清晰初至P波和高信噪比的远震波形，共选取有效的地震事件295个(图 1)。

2 数据处理

采用修正的频率域反褶积方法来计算接收函数^[10]。首先利用IASP91模型计算理论P波到时，截取P波初至前50 s到后150 s的波形记录(图 2(a)，T8标记理论P波到时)，并进行了0.05~2.5 Hz的Butterworth带通滤波；利用等效震源法^[9-11]提取每个远震事件的接收函数波形(图 2(b)，O标记P波震相，T9标记莫霍Ps转换震相)，高斯滤波因子选为2.5.以保留地壳主要速度间断面上的转换S波及其多次波震相。对提取的接收函数进行人工挑选，选取信噪比高、莫霍面Ps转换波及其两个多次波较为明显的接收函数，共计5 627条。从图 2(b)可以看出，Ps转换波以及多次波都很清晰。

在对接收函数进行H-κ叠加时，地壳平均速度对叠加结果有较大影响，必须尽可能地选取接近真实地壳的速度模型。福建省的速度模型来自于人工地震探测结果。图 3(a)是建立福建三维模型所采用的网格格点(0.2°×0.2°×2 km)，图 3(b)是由人工地震测深得到的福建地区三维地壳速度模型计算出的地壳平均速度分布图像。通过搜索距离地震台站最近的一个或多个格点，求取格点处的地壳平均速度，作为该台站的初始P波速度。完成所有台站的搜索，便得到叠加时所需要的速度模型文件。江西北部和南部的P波平均速度分别取6.3 km/s和6.2 km/s^[12]。

前人的研究显示，江西地区的地壳厚度约为28~35 km^[12]，福建地区约为28.3~32.8 km^[13]，所以在H-κ扫描时限定地壳厚度的搜索范围为20~40 km，波速比的搜索范围为1.5~2.0。根据提取出的接收函数中Ps、PpPs和PsPs+PpSs震相的清晰程度，加权值分别取0.6、0.3、0.1。图 4给出了JGS台站的接收函数按照射线参数、后方位角排列的图像以及H-κ扫描叠加图像，红色竖线标出的是Ps、PpPs和PpSs+PsPs震相。可以看出，莫霍面Ps转换波在P波后3.5~4 s，转换波的壳内多次反射波清晰，因此，该台站得到的接收函数分析结果应该是可靠的。图中白色椭圆为扫描出的地壳厚度H和κ的最佳取值范围，其叠加结果显示，JGS台站下方的地壳厚度为31 km，波速比为1.71。对所有的台站进行H-κ扫描叠加，得到58个固定台站下方的地壳深度以及波速比(表 1)。

3 地壳厚度与泊松比变化特征

根据H-κ叠加方法所获得的58个台站的分布情况，在赣中固定台站较稀疏的地区补充了11台宽频流动台站的H-κ扫描叠加的结果^[19]，使台站分布更加均匀。本文绘制的地壳厚度和波速比变化趋势图，由GMT绘图软件制成。将各台的地壳厚度和波速比数据首先用blockmean进行数据预处理，对离散的数据计算每块的平均值及点坐标，形成网格数据，网格大小为0.1°×0.1°。这种插值的优势在于，台站位置保持原始数值，台站周围区域则表现为台站与邻近台站间的平均地壳厚度以及平均波速比，可以较为真实地反映研究区的整体状态。最后得到了赣闽地区相对可靠的地壳厚度分布特征及其空间变化的趋势(图 5(a))以及赣闽地区的波速比分布(图 5(b))。

图 5(a)显示赣闽地区的地壳厚度呈带状分布特征，总体表现出由西北内陆向东南沿海由厚变薄再到厚又逐渐减薄的趋势。华南大陆东部平均地壳厚度在32 km左右，地壳厚度变化范围在29.4~34.2 km，赣北九江地区属于地壳厚度最厚的地区，为34 km左右；沿江西省景德镇、南昌、吉安、赣州北北东走向一带，地壳厚度较薄，平均在29 km左右。江西东南部与福建省西北部接壤部分地壳较厚，可达30~33 km。该区域位于华夏地块的西北缘，受到的构造应力为挤压应力，其地壳增厚的原因可能是挤压缩短。福建沿海地区地壳较薄，地壳厚度在29 km左右。福建地区位于欧亚板块东南缘和菲律宾海板块的过渡区, 因而有从较厚的大陆地壳到较薄的大洋地壳逐渐减薄的趋势。

同样，通过插值得到华南大陆东部赣闽地区的波速比分布。图 5(b)显示赣闽地区的波速比分布呈块状分布特征，波速比约为1.63~1.83，对应的泊松比约为0.21~0.29，总体表现出自西北向东南逐渐增加的趋势。赣北及其邻区泊松较低，小于1.70；以萍乡-广丰断裂为界，赣南波速比升高到1.76左右；闽中西部内陆地区波速比在1.74左右；沿海地区波速比较高，高于1.76，其中福州和漳州地区波速比最高，可达1.83。除了沿萍乡-广丰断裂带波速比值较高，可能存在新元古代残留的蛇绿岩^[2]以外，江西中部和闽西北地区波速比在1.72左右，表明地壳物质中石英质含量较高。沿海地区属于多断裂破碎带，由于俯冲板块物质的深部熔融，导致地幔物质沿引张断裂分熔上涌(玄武岩浆底侵)^[20]，使得地壳中SiO₂的含量相对减少和钙碱性含量相对增多^[13]，或者俯冲板块的上盘中下地壳因高温软化而产生部分熔融^[2]，以上原因都可能造成沿海地区波速比的升高。

4 结语

本研究得到的地壳厚度结果与前人在该区的人工地震测深结果和宽频台阵观测结果^[14-18]进行对比显示，地壳厚度和波速比整体的变化趋势是一致的，但本文研究范围更大、所使用的台站更多更密集，所以既可以验证前人在该研究区得出的结论，又可以突出一些前人研究中所没有的细节。

本文所使用的58个固定台站几乎全部位于基岩之上，故地表疏松沉积物对整个地壳波速比的影响较小。研究结果显示，赣闽地区地壳厚度范围约为28~34 km，由内陆向沿海有起伏地逐渐减薄，江西西北部和沿海地区地壳较薄，江西东南部和福建西北部地壳较厚。波速比值约为1.61~1.83，相应的泊松比值约为0.21~0.28，波速比值(泊松比值)由内陆向沿海增加。研究区地壳主要以中、酸性岩石为主，沿海地区福州、漳州等地泊松比值较高。该区域地表热流值也较高^[21]，因此泊松比较高的原因可能是地幔物质上涌影响，在深部存在部分熔融，使地壳岩石中镁铁成分明显增加从而导致泊松比升高。

从图 5可以看出，地壳厚度和泊松比沿着主要断裂带的突变明显，其原因可能是部分断裂带仍然有活动，在这些构造活动强烈的地区壳幔间可能存在物质和能量的交换。以萍乡-广丰断裂为界，我们统计了华夏块体和扬子块体的泊松比-地壳厚度的相关性(图 6)。华夏块体的泊松比和地壳厚度呈现负相关趋势(图 6)，可能与福建地区大范围的褶皱和逆冲推覆构造有关。由于在一定的温压条件下，长英质岩石比基性岩石更容易形成褶皱和推覆构造，造成地壳的波速比随着地壳的增厚而减小^[8]。与华夏块体不同，扬子块体的泊松比和地壳厚度呈现正相关趋势(图 6)，这与Ji等^[6]的统计结果相同。Ji等推测，如果这种正相关趋势被证实的话，地壳增厚的原因可认为是铁镁质的下地壳增厚造成。