滇西北地区位于青藏高原东南缘川滇菱形块体的西边界，地质结构复杂，除红河断裂外，区域内构造研究程度相对较低^[1]。研究区自东向西分别发育有NW向红河断裂和维西-乔后-巍山断裂，而近年维西-乔后断裂地震活动性增强，中强地震频发，成为近年来研究的热门区域。在过去一段时间，云南地区开展了一系列地球物理探测和研究工作^[2-5]，为滇西北地区地壳深部结构、断层构造特征及运动属性、地震孕育环境等的认识提供了重要资料，但这些研究多基于大区域，没有聚焦于局部区域开展密集台阵和多台网的地壳精细结构研究。

本文基于滇西北地区布设的云南固定台网、预测所宽频带流动台站、宾川主动源实验台阵和亚失稳野外观测实验台阵近年的观测数据，利用震源区附近85个信噪比较高的台站记录到的远震事件数据，通过接收函数H-k扫描和CCP叠加方法获取研究区莫霍面深度和形态变化、泊松比(波速比)变化及震源区地壳精细结构剖面，进一步认识该研究区地壳结构、物质组成、莫霍面起伏、地幔转换带厚度等特征，探讨滇西北地区孕震环境、发震机理与地壳结构的关系。

1 数据与方法 1.1 数据及台站

本文所选观测台阵由预测所24套宽频带台站(Nano 60 s和Nano 120 s)、下关小孔径5个固定台(港震60 s)、云南台网5个宽频带台(60 s、120 s)、25个亚失稳台站(guralp 2 s)和26个主动源台站(guralp 2 s、30 s)组成，平均台间距为10 km(图 1)。数据选用该台阵2019-01~2022-07记录的724次震中距为30°~90°、M_S≥5.5地震事件的三分量远震波形，基本涵盖研究区四周，具有良好的方位角分布，有利于获得可靠的计算结果。

1.2 接收函数及其提取

P波接收函数目前被广泛应用于地壳波速及莫霍面和地幔转换带的介质结构研究。提取接收函数时，先对事件波形进行0.05~2 Hz带通滤波，再选取P波到时前10 s和后120 s波形数据。本文采用迭代反卷积方法计算接收函数^[6]，高斯系数设为2.5。利用SeisPy软件^[7]图形化界面，挑选出震相清晰、质量高的2 463条接收函数。

1.3 H-k叠加

根据Zhu^[8]提出的H-k扫描叠加方法，定义振幅叠加函数为：

$ \begin{gathered} S(H, k)= \\ \omega_1 r\left(T_{\mathrm{PS}}\right)+\omega_2 r\left(T_{\mathrm{PPpS}}\right)-\omega_3 r\left(T_{\mathrm{PPsS}+\mathrm{PSpS}}\right) \end{gathered} $

(1)

式中，r(t)为径向接收函数，ω₁、ω₂、ω₃为权重系数，本文取ω₁= 0.7，ω₂= 0.2，ω₃= 0.1。

设定H=30~60 km，k=1.6~2.0，然后利用式(1)获取地壳厚度H和波速比k。根据波速比与泊松比之间的关系式(2)，可进一步获得相应台站下方地壳介质的泊松比：

$ \sigma=\frac{k^2-2}{2 k^2-2} $

(2)

1.4 共转换点(CCP)叠加

利用共转换点(CCP)叠加接收函数成像方法^[6]可获得地壳的精细结构剖面。首先采用AK135一维模型进行射线追踪，以确定射线路径，然后采用川滇地区2.0三维速度模型^[2]进行时差校正。时深转换时，深度方向网格划分为1 km，水平方向网格划分为5 km，之后将每个网格内所有的振幅进行叠加，以获得台站下方介质结构成像结果。由于振幅正比于转换点处介质的速度跳跃幅度，CCP叠加后得到的三维空间图像将反映地壳结构^[8]。计算地幔转换带厚度时，深度方向网格划分为2 km，水平方向网格划分为10 km，速度模型使用crust1.0。

2 结果分析 2.1 接收函数的结果及其可靠性

利用时间域接收函数计算方法，对研究区85个台站724次M_S≥5.5远震事件进行计算，挑选出信噪比较高的2 463条接收函数，平均每个台站接收函数数量为40条，之后进行H-k叠加搜索，H取30~60 km，k取1.6~2.0，进而得到每个台站下方地壳厚度和波速比。从叠加的接收函数来看，大部分台站接收函数清晰，多次波能量较强，部分台站不均匀性强烈，间断面较多。维西-乔后-巍山断裂带西北段云龙区域接收函数转换波及多次波震相明显但不尖锐，如G1.EY211台(图 2(a))；中段震中附近BC.B004台(图 2(b))多次波震相相对较少，容易识别。大部分台站Ps震相到时在5~6 s，震相较为清晰，部分台站多次PpPs及PsPs+PpSs震相不清晰，这些台站较难得到可靠的结果。表 1为利用接收函数和H-k方法求得的部分台站下方地壳厚度和泊松比，可以看出，研究区地壳厚度变化较大，从38.5 km增加到52.4 km，波速比范围从1.7到2.02，相应泊松比范围从0.24到0.34，变化较大。

2.2 地壳厚度和泊松比

在进行H-k分析时，通过挑选震相清晰的接收函数获得最优解，即地壳厚度和泊松比误差最小。地壳厚度平均误差为0.92 km，波速比平均误差为0.02，误差相对较小。为更好地研究地壳厚度和泊松比分布情况，通过线性插值获得了H-k扫描结果的二维分布，从图 3可以看出，研究区域地壳厚度和泊松比均有明显变化。研究区地壳厚度整体范围在38.5~52.4 km，平均地壳厚度为45 km；维西-乔后-巍山断裂带南北地壳厚度差异明显，西北侧地壳厚度较厚，为47~52 km，东南侧地壳厚度较薄，为38.5~43 km。

泊松比的变化可反映地壳岩石组分的变化，从图 3(b)可以看出，泊松比分布呈现明显的不均匀性。研究区域西北侧和东南侧呈高泊松比(σ≥0.29)，说明这些区域下方地壳物质含较多铁镁质成分，且东南侧显著偏高，可能是由于上地幔物质发生底侵，使下地壳物质部分熔融引起的^[9]。从横向分布来看，云龙东侧、剑川和兰坪所围块体、大理以南、宾川盆地以北及以南区域存在明显的低泊松比(σ < 0.27)，表明该区域地壳岩石组分含较多酸性成分，泊松比多呈四象限分布，暗示这些区域介质成分复杂。漾濞6.4级地震震源区存在高泊松比区域，而震源区外为相对低泊松比区域，有利于在漾濞地震震中附近形成应力积累。为清晰认识地震孕育背景与地壳结构之间的关系，在图 3中叠加2013年以来研究区域M5.0以上地震。从空间分布来看，这些地震基本发生在维西-乔后断裂带西侧，呈NW向展布，以浅源走滑型地震为主，震源深度为8~15 km。局部来看，震源区地壳厚度也有差异，2016年云龙5.0级地震震源区地壳厚度为47~49 km，震源深度为15 km；2013年洱源5.0级、5.5级及2017年漾濞6.4级、5.1级地震震源区地壳厚度为42~45 km，震源深度为8~12 km。这几次地震均发生在泊松比高梯度带上，云龙地震周围泊松比变化程度相对剧烈，说明泊松比高梯度带是地震孕育较为显著的特征。

泊松比和地壳厚度在不同的地质单元表现出不同的依赖关系，了解这种依赖关系有助于对地壳构造演化过程的理解^[10]。通过对研究区地壳厚度和波速比进行统计，得到如图 4所示的地壳厚度与波速比之间的相关关系，其中参与统计的台站数量为85个，保证了统计结果的可靠性。可以看出，二者的相关系数R=－0.35，整体来看，研究区内随地壳厚度的增加，波速比出现不同程度的减小，具有一定的负相关特性。

2.3 莫霍面形态及孕震环境

为更深入地了解研究区下方地壳结构，对提取的接收函数进行CCP叠加，选取的8条横向和纵向剖面位置如图 1所示，成像结果如图 5所示。

从AA′剖面来看，莫霍面自北向南总体呈变浅的特点，最深处位于兰坪南部，深度约为50.6 km，最浅处位于巍山以南，约为38.5 km。整体来看，莫霍面的分布与地表地形有一定的对应关系。起点A约30 km处出现一条明显的负幅值带，深度约20 km，由北向南延展，在100 km附近隆起，深度逐渐变浅，约为15 km。图 3(b)显示这条剖面呈高泊松比(σ≥0.29)，由于接收函数负幅值表示间断面两侧速度随深度减小，因此区域中上地壳内可能含有低速高泊松比物质。从2021漾濞6.4级主震及余震分布(AA′剖面绿色圆圈)来看，震源区下方10~25 km深处存在一个较宽的负幅值区，推测可能是低速区的证据之一。而此次漾濞6.4主震的精定位深度为9.7 km，推断该壳内低速与孕震环境有一定的关系。重力结果也显示，云南地区断裂带附近多呈负重力异常现象^[3]，表明可能存在低速层。刘伟等^[11]利用层析成像方法反演后认为，青藏高原东南缘低速区可能是青藏高原下方SE向运移的地壳物质，在区域构造应力作用下存在物质交换，交换区内频繁出现地震活动。

从BB′剖面可以看出，研究区北侧地壳厚度相对较深，维西-乔后断裂带(F1)分段处(起点B往南50 km)莫霍面出现错断，且呈低角度俯冲，推测与F1、F4两条断裂带的相互作用有关。往南莫霍面深度变浅，自北向南15~20 km深度处有一条长约80 km的负幅值带。

从CC′剖面来看，由北向南莫霍面深度也有变浅趋势。剑川以北(起点C往南20 km)、洱海以北(起点C往南120 km)出现明显的隆起，变化幅度约为5~6 km；上地壳5~10 km由北端延展了一条长约150 km的负幅值带，在洱海以北红河断裂(F2)分段处，间断面埋深至15 km左右。同时注意到，整个地壳内存在不同深度的负幅值带。

DD′剖面大致与经度方向平行，且横跨3条断裂带，在红河断裂带分段处(F2)莫霍面出现轻微隆起，往东为宾川盆地，与地形起伏有一定的对应关系。自西向东，90 km开始出现一条深度约15 km的负幅值异常区，110 km程海断裂带(F3)附近切断，埋深为20 km。马永等^[12]利用层析成像方法研究表明，金沙江-红河断裂与程海断裂之间及程海断裂带西侧，低速异常体对应V_P/V_S低值区，交错排列于地壳0~30 km深度范围，与本文结果较一致。

EE′剖面和FF′剖面的莫霍面较为平坦，漾濞地震震源区位于正负幅值过渡区域。与AA′剖面类似，中下地壳15~20 km深度处也存在明显的负幅值区，维西-乔后断裂(F1)下方深度10 km处出现了正负突变的间断面。FF′剖面红河断裂带(F2)下方10 km处也出现了与AA′类似的结果，推测可能与物质运移过程中受断裂带的阻挡作用有关。

2.4 地幔转换带厚度

地幔转换带结构可有效约束上地幔的物质组成、热状态和地幔动力学等问题^[13]，在时深转换后使用一步法叠加获得了D410、D660间断面和地幔转换带的三维结构(图 6)。结果表明，滇西北地区D410间断面平均深度约为420 km，分布较为平坦；D660间断面有明显的横向差异，研究区西侧较平均值(660 km)低，厚度减薄10~20 km。白志明等^[14]利用多种反演方法得到的层析成像结果显示，怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常，推测可能是青藏高原热的地幔物质向东南方向运移，导致该地块岩石圈厚度减薄。而研究区东侧较平均值高，深度达670~680 km，D660不连续面的加深可能是地幔转换带内介质各向异性或间断面上的动压作用所致^[15]。地幔转换带厚度在210~260 km之间，平均值接近全球平均地幔转换带厚度250 km。

3 结语

1) 研究区地壳厚度为38.5~52.4 km，呈西北侧较厚、东南侧相对较薄的分布特点；泊松比范围为0.24~0.34，大部分呈四象限分布特征，且西北侧和东南侧偏高(σ≥0.29)，随地壳厚度的增加呈不同程度的减小，具有一定的负相关特性。洱源、云龙、漾濞等几次地震均发生在泊松比高梯度带上。

2) 从CCP剖面来看，研究区内NW向莫霍面起伏相对较大，由北向南呈变浅趋势，上隆幅度约为5~14 km；NE向莫霍面起伏相对平稳，平均深度约42 km，总体与H-k扫描结果一致。地壳内部正负间断面交错，中上地壳普遍存在不连续的负幅值带，地壳结构复杂多变。漾濞地震震源区中上地壳存在明显的负幅值区，推测该低速区为漾濞地震的发生提供了孕育环境。在剑川以北和洱海北部，莫霍面出现明显的隆起，变化幅度为5~6 km，宾川盆地地壳内存在低速异常。

3) D410间断面平均深度约为420 km，分布较为平坦；D660间断面存在明显的横向差异，研究区东侧较平均深度(660 km)高，可能与介质的各向异性或间断面的动压作用有关；而西侧比平均深度低，推测可能是青藏高原地幔物质向东南方向运移，导致岩石圈减薄，地幔转换带的厚度在210~260 km之间。

致谢: 本文数据处理和绘图使用了南京大学徐弥坚博士的Seispy及SAC、GMT、Python等软件包，在此表示感谢。