0 引言

核幔边界是地球内部物理反应、化学反应、热力演化的重要场所，是驱动地幔物质上下对流及板块漂移的动力源泉（朱介寿，2000），其平均厚度可达200—400 km，物质特性是一个各向异性、从固态到液态随时间动态变化的过程（侯渭等，1996）。通过积累分析在核幔边界衍射传播的Pdiff震相，研究其运动学特征，对进一步揭示核幔边界物质特征和结构具有重要意义。1940年杰弗里斯等用10年的观测资料给出了震中距105°—130°、震源深度33—794 km的Pdiff震相走时（J—B走时表）。1991年国际地震学和地球内部物理学联合会利用1964—1987年测震资料给出了《IASPEI1991地震波走时表》（简称IAS—PEI1991表）。该走时表给出了震中距100°—144°、震源深度分别为0 km、100 km、300 km、600 km的Pdiff震相走时（图 1）。而日常的测震分析中，在超出该震中距范围也能观测到Pdiff震相。许健生等（2013）利用中国数字地震台网11个台站1990—2012年测震资料给出了出现Pdiff震相的震中距为100°—179°；周康云等（2022）利用2003—2019年巴里坤地震台测震资料发现在震中距98°附近也可以观测到Pdiff震相；罗自浩等（2015）利用2005—2013年湟源地震台测震资料在震中距175°附近观测到了Pdiff震相。而在对孟连地震台测震资料的日常分析及评比中发现，在IAS—PEI1991走时表范围外也存在类似Pdiff波的震相。为进一步提升孟连地震台震相分析能力，对该震相开展明确判定很有必要，同时，此工作也可拓展该区域Pdiff震相走时的震中距范围。

1 资料选取

孟连地震台为国家无人值守测震台，台基背景噪声为Ⅰ类，台基条件较好。自2013年4月开始记录以来，记录到的地震事件较多。选取孟连地震台2013年4月至2022年12月记录到的3342个震中距大于90°的5级以上地震事件作震相分析，所有时间均为北京时间，震中分布如图 2所示。能够记录到Pdiff震相的地震事件有64个，其震中分布如图 3所示。

2 Pdiff震相分析 2.1 震中距小于100°的地震Pdiff震相分析

出现Pdiff震相的最小震中距很难确定。根据前人的研究结果（刘瑞丰等，2014；中国地震局监测预报司，2017），当震中距为95°—108°时，该范围既是远震向极远震的过渡地带，也是P波射线是否到达核幔界面发生衍射的过渡区域。对于从何震中距开始可以观测到衍射Pdiff震相的问题，观点各异。J—B走时表中Pdiff震相的起始记录震中距为105°，IASPEI1991走时表中为100°，此外，还有95°、100°、108°等不同研究观点（刘瑞丰等，2014）。已有研究认为，极远震P波受核幔边界的影响，表现为短周期仪器上P波的能量衰减很快，长周期仪器上P波在弯曲的核幔边界发生衍射生成Pdiff震相（中国地震局监测预报司，2017）。因此，对于震中距大于90°且小于100°的震级大于5.0级的远震，重点分析P波在短周期、长周期仪器上的波形特征，即初至震相在短周期仪器上不发育或发育很弱，但在仿真后的长周期仪器上较明显，为1—2组较尖锐的脉冲。经过对比分析，找出震中距约为90°、记录到了Pdiff震相的6次地震，最小震中距为92°（表 1）。6次地震在短周期仪器上的首波基本不发育（图 4），而在仿真后的长周期仪器上发育完整（图 5）。由此可见，震中距小于100°地震的Pdiff震相特征表现为在仿真后的短周期仪器上不发育或发育很差，在中长周期仪器上震相特征为1—2组较尖锐的脉冲，且只在垂直向发育。值得注意的是，在所有震中距小于100°地震的震相识别中，能识别到Pdiff震相均为浅源地震，由于中深源地震P波发育都较尖锐，在仿真后的短周期仪器上表现为较尖锐的脉冲信号，故对于中深源地震无法从震相特征上对初至震相是P还是Pdiff作出准确判断。

2.2 震中距大于100°地震的Pdiff震相识别

分析所有走时表内能记录到Pdiff震相的极远震，发现其Pdiff震相走时均与IAS—PEI1991走时表理论值相吻合，走时呈线性分布，表明Pdiff震相在核幔边界是以匀速传播的。对于震中距大于144°的极远震，其初至震相通常为PKPdf或PKHKP，在原始波形或仿真后的短周期、长周期仪器上均可被识别，但部分M_S＞6.0极远震在仿真后的长周期仪器上可以清晰地被识别出Pdiff震相。以2018年1月14日秘鲁M_S 7.1地震为例，首先在地震波形图上找到实际观察到的PKPdf震相，PKPdf震相特征为在仿真后的长周期仪器三分向上与背景噪声相比都有周期和振幅的明显变化，在垂直分向上振幅、周期都比两水平分向大，在UD分向上到达时间比两水平分向提前，出现在PP之前，周期振幅都比PP小。在PKPdf到时之前约1 min处在UD分向上发现了1组较尖锐的脉冲信号，经三分向对比后发现，在UD分向上有1—2组较大周期，而后迅速衰减结束，在两水平分向上周期、振幅均小于UD分向（图 6）。根据许健生等（2013）研究结果，作出震源深度为39 km时的PKPdf震相走时曲线（图 7），以及该深度内的Pdiff震相走时曲线，由于Pdiff震相走时呈线性分布，将该深度内的Pdiff震相走时曲线在震中距144°外将其延伸，在震中距171.52°位置处用PKPdf震相走时减去Pdiff震相走时，其走时差为51 s。在地震图上所识别到的二者到时相减为52 s。因此，根据以上分析认为，该震相为此次秘鲁M_S 7.1地震的初至震相。但有一特例，根据以上研究结果，在2019年3月1日秘鲁M_S 7.0地震（图 8）发生时，有类似Pdiff震相出现，而对图 8中虚线到达位置作对比发现，EW分向振幅、周期比垂直分向大，不符合P类震相垂直分向振幅、周期都比同一时间水平分向大的特征，且PKPdf震相走时减去Pdiff震相走时的走时差近5 min，故判定提前到达的Pdiff震相（图 8虚线框所示）不是该地震的初至震相，而是三分向记录到了其他低频干扰，尤其在EW分向上更明显。根据以上分析，对震中距大于144°的极远震进行重新仿真763或超长周期分析后，发现震中距大于144°仍可识别出Pdiff震相的12次地震（表 2）。由表 2可见，震中距与PKPdf—Pdiff走时差间成反比关系。因此，判断震中距大于144°的极远震的Pdiff震相主要满足以下3个条件：①Pdiff震相只能在仿真后的长周期仪器上被识别；②Pdiff震相在长周期仪器上表现为1组或2组较尖锐的脉冲；③Pdiff震相在垂直向上发育明显，而在水平分向上周期、振幅都很弱。受篇幅所限，将震中距大于144°记录到Pdiff震相的地震事件波形每隔10°作展示（图 9）。

2.3 孟连台Pdiff震相走时曲线拟合

图 10给出了本研究中所有记录到Pdiff震相地震的震源深度分布图。由图 10可见，震中距为90°—170°的地震震源深度集中在200 km以内（表 2），在震中距为160°—172°的地震中仅有少量深震震例发现Pdiff震相。图 11为所有记录到Pdiff震相地震的到时分布图。由图 11可见，Pdiff震相走时基本满足线性关系，实际走时与理论走时间拟合程度较高，但也存在少量不同，表现出云南地区局部速度模型与全球速度模型之间存在一定差异。离散程度较好，无论走时表范围内或走时表范围外的地震都满足要求。

3 结论

（1）对于2013—2022年孟连地震台波形记录的分析结果表明，震中距下延到92°或上延到172°，都可以记录到Pdiff震相，与前人研究结果相比，扩展了记录到Pdiff震相的震中距下限。

（2）在分析震中距为90°—100°的地震时，注意结合仿真短周期、长周期仪器上的波形进行观察。当在短周期仪器上看不到P波时，在中长周期仪器上观察到的P波应考虑为Pdiff震相。

（3）在对震中距大于144°的地震作震相分析时，需多仿真仪器，以便于观察不同频段的波形特征。在短周期仪器上读取的PKPdf震相不一定是该地震的首波，在仿真后的长周期仪器上可能会观察到Pdiff震相。

（4）在分析Pdiff震相时，要3个分向同时观察，特别对PKPdf、Pdiff震相走时差差异较大的地震事件，要从震相特征上进一步对震相性质进行识别。

（5）拟合计算得到的Pdiff震相走时曲线，通过地震实例检验，其精度基本能达到震相分析工作的要求，具有一定的参考使用价值。

感谢昆明地震中心站邓存华工程师提供分析软件并在震相识别上给予指导，感谢广西壮族自治区地震局阎春恒高级工程师对图件制作给予指导。