2022, Vol. 43
2) 中国济南 250102 山东省地震局
2) Shandong Earthquake Agency, Jinan 250102, China
胶东半岛地处山东省东部，位于黄海、渤海之间，隶属华北块体并位于华北克拉通的东部边缘，华北地块东缘与苏鲁造山带山东段在此交会，在大地构造划分上属于华北克拉通与扬子克拉通的结合部位（晁洪太等，2001；周瑶琪等，2015）。华北克拉通破坏是中国东部地质演化的重要事件，胶东半岛位于华北克拉通遭遇破坏的东部边缘，使得该区成为研究华北东部岩石圈破坏的理想场所（潘素珍等，2015）。同时，胶东地区是我国最大的黄金基地，其黄金储量约占全国总储量的四分之一。普遍认为胶东巨量金富集成矿发生于华北克拉通东部破坏和岩石圈减薄的背景下，与伸展构造有密切的时空关系（俞贵平等，2020）。因此，对该区地壳深部结构的研究可以为华北克拉通东部破坏原因提供可靠依据，对认识构造控矿及指导深部找矿等也具有重要的现实意义。
2 研究方法接收函数方法是研究地球内部速度间断面结构比较有效的方法之一（何静等，2014）。接收函数就是用远震P波波形的垂直分量对径向分量和切向分量作反褶积后，去除震源、地震波传播路径以及仪器响应等因素后的时间序列，主要包含直达波、台站下方速度界面产生的PS转换波及其多次反射波的信息，可以近似反映台站下方壳幔结构的响应（Langston，1979）。
接收函数H-κ法正是利用径向接收函数的Ps、PpPs和PpSs + PsPs震相与直达P波的到时信息，共同约束Moho间断面深度与地壳平均波速比（Zhu and Kanamori, 2000）。在H-叠加时，每个H和κ（vP/vS）都会对应一个到时，根据到时可以获得其在接收函数中对应的振幅，对一定范围内的H和κ进行扫描，就得到最大振幅对应位置的H和κ。本文在H-κ叠加计算时，给定P波速度vP = 6.1 km/s，Ps、PpPs和PpSs + PsPs震相的权重分别取0.7、0.2和0.1，初始速度模型为AK135，H和κ的搜索步长分别是0.5 km和0.01（各震相到时公式略）。
共转换点叠加（CCP）方法是根据共反射点叠加原理提出来的转换波界面成像方法（Dueker and Sheehan, 1997），可以获得直观的叠加剖面，通过叠加可以突出弱转换波震相，压制多次波的干扰，有效提高信噪比（Zhu and Kanamori, 2000）。将接收函数的每个振幅看作某个对应深度界面所产生的转换波，并反投影到对应的理论转换点对应的同一共转换点，单元内所有接收函数的转换波进行叠加，这样转换振幅由于相长叠加而得到增强，便可对台站下方速度界面进行成像，获得直观的叠加剖面。
3 研究结果采用时间域反褶积方法来计算接收函数，并利用接收函数的H-κ方法和CCP方法对胶东半岛地区的地壳厚度和波速比进行研究。所用数据来自2016—2019年山东测震台网远震波形记录，选取震中距在30°—90°、震级为6级及以上的141个远震事件，挑选出震相清晰、信噪比较高的132个远震事件计算接收函数。所选远震事件见图 1。
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图 1 研究区及台站分布（a）、所用远震事件分布（b）、研究区地壳厚度图（c）和地壳平均波速比图（d） Fig.1 Distribution of seismic stations in the study area (a), epicentral distribution of teleseismic events (b), crustal thickness distribution (c) and velocity ratios of the study area (d) |
结果显示，研究区地壳厚度在25—41 km之间，均值是30.2 km，与前人研究结果基本一致（俞贵平，2020）。其中陆地地区地壳厚度约30.7 km，海域地壳厚度约28 km。同时，在胶东半岛自NW向至SE向做一个截面，采用CCP叠加方法得到的剖面结果与H-κ方法得到的地壳厚度结果较为一致。此外，研究区平均波速比在1.66—2.1之间，均值是1.86，略高于全球大陆的均值1.78。可能与该区富含铁镁质的地幔物质的侵入或胶东半岛新生代火山活动有关（俞贵平，2020）。此外，局部熔融物质对波速比有较大影响，部分台站的波速比出现高值，可能与台站下方存在的部分熔融物质有关。
4 结束语利用固定台站对胶东半岛地区地壳厚度和波速比的研究，可以与已有宽频流动台站数据得到的结果联合分析，拓展胶东地区壳幔结构的研究，为该区域地壳变化特征提供依据，对分析该区域的应力背景和地震活动也有一定借鉴意义。
文中结果使用FUNCLAB计算，图件使用GMT绘制，在此表示感谢。
Dueker K G, Sheehan A F. Mantle discontinuity structure beneath the Colorado rocky mountains and high plains[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 1998, 103(B4): 7 153-7 169. DOI:10.1029/97JB03509 |
Langston C A. Corvallis, Oregon, crustal and upper mantle receiver structure from teleseismic P and S waves[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1977, 67(3): 713-724. |
Zhu L, Kanamori H. Moho depth variation in southern California from teleseismic receiver functions[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2000, 105(B2): 2 969-2 980. DOI:10.1029/1999JB900322 |