中国东北是大陆块体作用比较活跃的地区，它在大地构造上位于西伯利亚与华北克拉通之间的中亚增生型造山带东部与中生代环太平洋构造域，其中包括华北克拉通东北区域(Chen et al., 2006).壳幔物质的运动迫使深部物质重新分异与调整(郝天珧等，1997)，形成深、浅部物质与能量的交换、元素聚集与迁移(Darbyshire et al., 2004).因此深部物质运移的动力成矿效应与成矿机理既是前沿的科学问题(Ai et al., 2003)，也是对中国东北地区矿产资源的突破具有重大的指导意义(Ozalaybey et al., 1997).本文利用收集整理东北地区的固定与流动地震台站数据，利用接收函数方法研究台站下方的地壳结构，研究结果对于地球深部物质与能量的交换及其深层动力过程有着重要的实际意义(Zhu and Kanamori， 2000). 1 东北地区区域概况

本文研究区域经纬度120°E～135°E，38°N～54°N，位于中国东北地区.中国东北地区包括黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区东北部地区.西面是陆地，太平洋板块俯冲运动方向为北西西向，从而使特提斯域不再向东滑移(Chen et al., 2009).大兴安岭地区是在地质历史上具长期活动性质(Evernden，1953)，由一系列褶皱带和微陆块组成(张岳桥等，2004).中生代以来，这些微陆块群体(Suteau-Henson，1990)作为西伯利亚板块和华北板块之间的拼合板块，运动于诸大板块之间(Chen et al., 2009)，而且作为欧亚板块的一部分，又受到太平洋板块俯冲的影响(Huang et al., 2009).微陆块群拼合的属性(Zheng et al., 2006)，使得东北地区难于找到典型造山带的一系列特征(杨宝俊等，2005). 中心部分是辽阔的松辽大平原和渤海凹陷(戴黎明等，2013).平原面积和山地面积几乎相等.该区域水资源也很丰富，主要河流有黑龙江、松花江、乌苏里江、嫩江、牡丹江.还有兴凯湖、镜泊湖、呼伦湖、查干湖等湖泊(杜晓娟等，2009). 东北地区位于西伯利亚和华北克拉通之间，属于中亚造山带东部(Li et al., 1995)，主要由松辽盆地、吉黑褶皱带和兴蒙造山带三个构造单元组成(卢造勋和夏怀宽，1992).大地构造上属东部陆缘构造域的北-中段(黄忠贤等，2009).区内发育着一系列小型的断陷盆地和山间盆地(Li et al., 2006)，并有较强的火山活动(Menzies et al., 2007).早、中侏罗世的沉积盆地形状大多呈东西向展布，晚侏罗世盆地则多为北东向(李明明和何玉梅，2011).从晚中生代到新生代，中国东部经历了裂谷作用(Chen et al., 2005)，发生了广泛的拉张伸展(Huang and Zhao， 2006)，其中生代花岗岩和火山岩时代存在着明显的东西差异(危自根等，2011). 2 资料观测与数据处理

本研究运用了中国东北地区的141个宽频带地震台站的数字记录，有中国国家数字地震台网(CNDSN)99个台站(2007-2010年)其中包括黑龙江地区32个台站、吉林地区24个台站、辽宁地区33个台站和内蒙古东部地区的10个台站，区域流动台站和固定台网42个台站其中包括长白山地区22个台站和辽宁地区移动台站20个.研究区域具体的台站分布我们通过图 1展示，不难看出研究区域台站分布不是很均匀，整体来看东南向的台站分布较密集主要集中在吉黑褶皱带、长白山和辽东地区，其余台站位于大兴安岭造山带，松辽盆地内台站分布稀少，在进行数据处理时我们选择震中距在30°到90°范围内三分量齐全震相清晰的数据以保证大多数地震时间的背方位角在110°和230°之间.通过远震分布图我们看到本次研究地震时间分布并不均匀，多数地震时间主要分布在太平洋俯冲地带.在大西洋、地中海地区和印度洋也都有地震事件分布，这样所有的地震事件都有着较好的方位覆盖.

图 1

Fig. 1

图 1 研究区域台站分布及远震震中分布Fig. 1 The distribution of stations and Distant earthquake epicenter distribution

利用天然地震所激发出的地震波携带的地下信息研究得到地壳和地幔间断面的结构(张广成等，2013).远震P波波形数据里包含了震源时间函数、地震波传播路径和接收区介质结构的丰富信息，而且相对于其它震相来看能够更加清楚的显示地球内部的结构(吴庆举和曾融生，1998).由于震源距离远我们视p波垂直入射.远震径向分量和垂直分量反褶积得到的时间序列-接收函数(Zhu and Kanamori， 2000)，能够解决天然地震震源复杂的时间函数和传播路径的带来的问题(许卫卫和郑天愉，2005).利用接收函数Ps转换波和多次波走时的特征得出地壳厚度和地壳平均泊松比估计方法(Lombardi et al., 2008).

地壳厚度对波速比变化明显，可以同时考虑莫霍面Ps(陈凌等，2010)转换波和多次波时可以在假定地壳平均波速的情况下同时得到地壳厚度和地壳平均泊松比的估计值(查小惠等，2013).泊松比的关系：

H-κ叠加分析方法误差可以通过下列两个式子计算得出：

在保证接收函数的优选条件下，我们还要考虑其他因素的干扰问题.分别取不同的P波平均速度进行测试，得到V_p与地壳厚度是正比关系，与波速比却是反比关系(Xu，2007).测试结果与前人研究结合分析得出选取纵波速度为6.3 km/s.方位角和频率选取都会对H-κ 叠加结果产生影响，方位角(朱介寿等，2002)不同接收函数得到的波形相差较大.本文选择背方位角在110°与230°之间，频率范围通过反复用不同数值测试，发现在0.03～0.5 Hz频段做滤波对高频噪声影响和低频较低分辨率两者的平衡方面效果最好(刘殿秘等，2007).加权系数的选择是根据不同接收函数波形选择的，Lombardi等(2008)等研究出现低的Ps加权系数和高的多次波加权系数在结构复杂区域可能会产生较大的误差.但在东北地区加权系数组合对结果影响不大，我们分别测试了几组加权组合，最后选定用0.7，0.2，0.1，部分台站接收函数及H-κ叠加结果如图 2所示.

图 2

Fig. 2

图 2 台站接收函数叠加图和H-κ搜索分析结果Fig. 2 Receiver functions and H-κ searching results for representative

通过对研究区域布设的141个台站下的接收函数进行H-κ叠加分析，得到按震中距排列接收函数道集和东北地区地壳厚度和泊松比的平均值分布信息(表 1).中国东北地区自西向东地壳厚度有明显的差异.通过研究区域台站分布图可以看出，整体的台站分布并不是很均匀，台站分布高密度的地方主要集中在辽东地区、下辽河盆地和燕山带东部、吉林和吉林东部长白山地区最后还有黑龙江地区，所以为了便于分析本文把东北地区分为四个区块研究，主要地区是辽东地区和下辽河盆地及其燕山带东部、黑龙江地区、内蒙古东部地区和吉林地区及其东部长白山地区.表 1是研究区域里图 1中红色三角表示的所有台站信息和地壳厚度与泊松比分布.

表 1(Table 1)

表 1 研究区域台站下方地壳厚度和泊松比的分布 Table 1 Crustal thickness and Poisson ratio under the stations 台站 东经(°) 北纬(°) 高程 RFN H(Km) κ σ HLBAQ 132.15 46.33 0.180 328 34.0±1.1 1.820±0.241 0.2838 HLFUY 134.28 48.36 0.245 172 30.2±1.2 1.771±0.218 0.2659 HLHEG 130.24 47.35 0.190 222 31.1±2.2 1.695±0.105 0.2331 HLHEH 127.41 50.25 0.215 280 29.5±1.0 1.871±0.336 0.3001 HLHHL 128.89 44.35 0.420 138 34.2±1.8 1.870±0.237 0.2998 HLJGD 124.10 50.37 0.380 364 30.8±0.8 1.900±0.484 0.3084 HLJIY 129.87 49.04 0.150 268 30.7±1.1 1.860±0.292 0.2967 HLJMS 130.32 46.73 0.180 168 34.6±1.0 1.909±0.285 0.3109 HLLBE 130.83 47.59 0.160 344 32.3±1.7 1.932±0.282 0.3170 HLLIH 128.49 44.33 0.245 208 32.8±1.3 1.901±0.230 0.3087 HLMOH 122.34 53.46 0.575 346 32.0±0.8 1.858±0.283 0.2961 HLNEH 124.56 48.48 0.210 160 29.7±1.3 1.869±0.386 0.2995 HLNZN 122.88 47.54 0.305 368 32.0±1.1 1.894±0.352 0.3067 HLQAN 127.62 46.58 0.230 250 28.8±1.0 1.873±0.248 0.3006 HLTAH 124.67 52.34 0.460 452 33.4±1.1 1.889±0.306 0.3053 HLTOH 128.65 46.08 0.150 360 31.2±1.0 1.900±0.194 0.3084 HLWDL 126.14 48.67 0.300 430 29.3±1.2 1.841±0.307 0.2907 HLXBH 128.66 44.18 0.490 208 34.3±0.8 1.891±0.352 0.3059 JLBCT 122.21 45.55 0.248 92 30.6±1.1 1.846±0.128 0.2923 JLFST 127.38 42.26 0.771 290 30.0±0.9 1.846±0.431 0.2923 JLJYT 126.81 42.37 0.655 198 29.4±1.2 1.895±0.274 0.3070 JLLHT 125.72 42.29 0.427 354 29.0±1.0 1.883±0.302 0.3036 JLPST 126.08 42.95 0.409 366 29.2±1.0 1.859±0.419 0.2964 JLTHT 125.99 41.69 0.471 322 31.5±0.7 1.813±0.258 0.2814 JLYFT 126.51 41.36 0.329 236 29.5±0.9 1.886±0.296 0.3045 JLYNB 129.49 43.00 0.333 184 28.8±0.8 1.942±0.300 0.3196 LNANS 123.01 41.11 0.078 486 28.7±0.9 1.842±0.332 0.2911 LNBEP 120.69 41.78 0.260 328 28.6±1.9 1.974±0.356 0.3274 LNDDO 124.39 40.15 0.045 388 28.3±1.3 1.894±0.284 0.3067 LNDL2 121.63 38.91 0.062 224 32.7±0.9 1.843±0.422 0.2914 LNFSH 123.92 41.88 0.113 450 28.3±1.0 1.827±0.301 0.2861 LNFXI 121.59 42.05 0.177 480 30.3±0.8 1.859±0.391 0.2964 LNGAX 122.37 40.41 0.023 84 29.5±1.1 1.905±0.313 0.3098 LNGUS 122.26 41.31 0.006 400 28.5±1.2 1.928±0.310 0.3159 LNHSH 121.27 39.54 0.065 102 30.1±1.0 1.895±0.417 0.3070 LNHUR 125.35 41.28 0.296 330 29.9±1.3 1.917±0.318 0.3131 LNJCA 119.88 40.83 0.426 252 30.4±0.9 1.917±0.512 0.3131 LNJZH 121.14 41.08 0.047 366 29.7±1.0 1.845±0.411 0.2920 LNKDN 124.78 40.74 0.327 452 28.5±1.4 1.951±0.265 0.3218 LNLYA 119.38 41.22 0.448 82 32.1±1.7 1.849±0.506 0.2933 LNLYN 123.28 41.27 0.067 250 30.3±1.0 1.845±0.411 0.2920 LNMQI 124.59 41.77 0.312 474 30.4±0.8 1.849±0.398 0.2933 LNNAP 120.76 41.09 0.106 334 30.0±1.2 1.879±0.383 0.3024 LNQYU 124.93 42.08 0.287 96 29.8±1.0 1.846±0.457 0.2923 LNSNY 123.58 41.83 0.054 482 29.2±0.9 1.874±0.407 0.3009 LNWFD 121.99 39.63 0.252 280 31.0±0.8 1.892±0.430 0.3062 LNXFN 124.71 42.74 0.135 404 29.4±1.0 1.892±0.346 0.3062 LNXMN 122.87 42.07 0.088 528 28.8±1.5 1.887±0.189 0.3047 LNXYN 123.26 40.27 0.107 344 31.9±1.1 1.849±0.347 0.2933 LNYKO 122.60 40.68 0.080 198 29.5±0.6 1.826±0.365 0.2858 NMCHR 121.18 47.97 0.797 494 34.0±1.5 1.922±0.383 0.3144 NMIDR 122.89 46.73 0.238 374 31.5±1.5 1.884±0.323 0.3039 NMLUB 120.88 44.55 0.303 270 30.8±1.4 1.879±0.273 0.3024 NMMDG 120.78 51.27 0.721 216 31.9±1.6 1.966±0.267 0.3255 NMNJT 123.39 48.18 0.291 522 31.2±1.4 1.888±0.325 0.3050 NMTIS 120.11 43.86 0.396 298 31.5±1.1 1.822±0.361 0.2845 NMWLH 111.71 41.52 1.515 424 33.0±1.6 1.897±0.314 0.3076 NMZLT 122.65 48.03 0.413 410 32.0±0.9 1.864±0.331 0.2979 CBBNX1 127.41 45.74 0.198 52 32.1±1.2 1.710±0.164 0.2401 CBCH2A 125.45 43.80 0.246 28 37.3±0.9 1.774±0.088 0.2671 CBCN21 125.45 43.80 0.223 94 30.0±2.6 1.761±0.076 0.2620 CBDHAA 128.19 43.34 0.572 42 32.8±1.0 1.777±0.166 0.2683 CBJANA 126.51 41.36 0.307 74 32.2±0.9 1.784±0.143 0.2709 CBJILA 126.66 43.73 0.283 20 29.6±1.0 1.749±0.176 0.2572 CBJIYU 126.79 42.38 0.579 16 32.2±0.9 1.752±0.123 0.2584 CBLIAO 123.28 41.27 0.084 24 32.7±1.1 1.743±0.172 0.2547 CBPSIA 126.08 42.95 0.402 50 31.6±0.9 1.767±0.176 0.2644 CBSNY1 123.58 41.83 0.054 64 32.5±1.0 1.737±0.172 0.2521 CBYABA 129.49 43.00 0.309 72 31.5±0.9 1.815±0.120 0.2821 LNGBZe 121.76 41.59 0.073 268 31.5±0.9 1.779±0.124 0.2690 LNGCYa 120.49 41.58 0.208 222 33.1±1.0 1.844±0.191 0.2917 LNGDDo 124.39 40.15 0.045 216 31.4±0.9 1.780±0.133 0.2694 LNGDLi 121.63 38.91 0.062 270 35.9±0.7 1.734±0.178 0.2508 LNGDON 123.58 41.83 0.054 220 32.4±1.1 1.743±0.143 0.2547 LNGFaK 123.35 42.51 0.17 236 31.0±0.8 1.806±0.108 0.2789 LNGFSu 124.41 41.67 1.131 204 33.2±0.7 1.776±0.238 0.2679 LNGJZo 121.14 41.08 0.047 302 32.1±0.9 1.754±0.188 0.2592 LNGKDi 124.78 40.74 0.317 200 32.8±0.8 1.766±0.077 0.2640 LNGSJT 123.41 41.58 0.05 176 31.5±1.0 1.762±0.103 0.2624 LNGXFe 124.32 42.71 0.29 158 32.7±0.8 1.913±0.036 0.3119 LNGXYu 123.26 40.27 0.107 222 35.0±0.7 1.745±0.155 0.2555 LNGYKo 122.60 40.68 0.091 276 31.7±0.6 1.744±0.186 0.2551 LNY001 122.09 39.73 0.175 86 34.7±0.8 1.757±0.200 0.2604 LNY002 122.32 40.11 0.308 54 33.9±0.7 1.755±0.167 0.2596 LNY004 123.15 40.74 0.414 46 32.0±0.9 1.775±0.191 0.2675 LNY006 124.67 41.35 0.455 78 33.0±1.7 1.791±0.148 0.2735 LNY007 125.53 41.19 0.411 96 33.7±0.7 1.739±0.161 0.2529 LNY008 125.16 41.76 0.505 76 33.5±1.5 1.760±0.134 0.2616 LNY009 124.52 42.18 0.404 72 32.9±1.3 1.707±0.152 0.2387 LNY010 124.08 42.31 0.179 56 32.2±1.2 1.752±0.156 0.2584 LNY011 124.25 42.80 0.228 100 32.9±1.2 1.766±0.152 0.2640 LNY012 121.95 41.88 0.116 82 33.0±1.0 1.730±0.162 0.2491 LNY013 121.70 42.27 0.36 96 31.7±0.9 1.751±0.181 0.2579 LNY014 122.47 42.53 0.137 50 32.4±1.6 1.725±0.181 0.2469 LNY015 121.43 42.58 0.404 92 31.4±0.9 1.766±0.166 0.2640 LNY017 120.21 42.13 0.71 54 33.5±1.0 1.769±0.166 0.2652 LNY018 119.55 41.57 0.681 80 34.2±0.6 1.744±0.205 0.2551 LNY019 120.23 41.21 0.43 90 34.3±1.2 1.760±0.217 0.2616 LNY020 119.70 40.79 0.51 102 34.8±0.8 1.780±0.208 0.2694

表 1 研究区域台站下方地壳厚度和泊松比的分布 Table 1 Crustal thickness and Poisson ratio under the stations

对接收函数H-κ叠加结果进行分析后，我们选取接收函数波形质量高，叠加图清晰的结果进行下一步的研究.图 3是研究区域地壳厚度分布图，可以看出东北地区的地壳厚度分布是在东西两侧厚度数值较高而中间地区则出现低值.内蒙古东部地区大兴安岭造山带地区地壳厚度，向东南相的佳木斯地块和其下方的兴凯地块还有长白山地区的地壳厚度较厚，厚度范围在34 km至37 km之间.在依兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带之间的吉林地区和长白山西南侧的地壳厚度偏薄，厚度分布大都在29 km至36 km之间.在往西南辽东地区和下辽河平原地壳厚度也很薄，通过地壳厚度分布图我们不难看出在该区域内地壳厚度变化程度之复杂，地壳厚度范围在29 km至34 km之间厚度的平均值在33 km左右.小兴安岭褶皱带和张广才岭地区的地壳厚度范围大约为30 km至32 km之间，大兴安岭东侧地区由西向东穿过重力梯度带地壳厚度由34 km减小到30 km.图 2分别是黑龙江地区和长白山地区选取的H-κ搜索结果.

图 3

Fig. 3

图 3 东北地区地壳厚度分布Fig. 3 The crust thickness distribution in northeast China

与地壳厚度对应的东北地区的泊松比的分布情况，泊松比在整个研究区域变化很复杂，在依兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带之间的变化尤为复杂.整体上看地壳厚度从松辽盆地中间相向两侧不断变小，而泊松比值却是向两侧变大的过程.辽东地区泊松比变化相对稳定，主要变化范围在0.245到0.291之间.小兴安岭褶皱带和张广才岭地区的泊松比数值较大变化范围在0.283到0.311之间.吉黑褶皱带地区泊松比变化范围在0.242到0.321之间.大兴安岭西缘穿过重力梯度带地区地壳厚度减薄但是泊松比自西向东由0.291增加到0.332.图 4是台站地壳泊松比的变化图.

图 4

Fig. 4

图 4 东北地区泊松比变化分布Fig. 4 Poissons ratio change distribution in northeast China

通过对中国东北地区固定台站下方接收函数进行H-κ叠加搜索分析，获得了东北地区和华北克拉通北缘地壳厚度与平均波速比信息(王新胜等，2012).研究区域的地壳厚度普遍存在地壳厚度减薄，泊松比变化相对复杂，地壳厚度与海拔的相关关系存在区域差异.这些结果表明了地壳结构的强烈横向不均匀性，暗示着地壳可能经历了强烈拉涨和减薄过程(张兴洲等，2006).内蒙古东部地区地壳较厚大致随着海拔增高逐渐增厚，波速比变化相对平稳，在南北重力梯度带向东地壳厚度明显减薄(郑亚东等，2000).黑龙江地区从吉黑褶皱带向佳木斯地块地壳厚度呈增厚的趋势，泊松比变化明显，这种差异可能来自于太平洋板块俯冲作用不同程度的响应(张广成等，2013).辽东地区地壳相对较薄且厚度变化范围小但是变化相对复杂，泊松比相对稳定；西侧燕山带地壳相对较厚且由东向西厚度显著增加(底青云等，2013)，泊松比分布范围较大.这一特征表明了这两部分对中亚造山带增生和太平洋板块俯冲构造过程.

从得到的结果不难看出中国东北地区地下结构变化复杂，存在明显的区域差异性.与前人结果对比，大兴安岭造山带地壳厚度在30 km至34 km，穿过重力梯度带地壳厚度变薄.莫霍界面起伏不大，变化相对平缓，与Liu等(1992)等的结果基本一致.Li等(1993)等采用深地震测深资料获得了中国大陆的地壳厚度分布，发现在本文研究区，燕山带最西端和兴蒙造山带内部的地壳较厚.本文研究结果得到该区域也同样得到了约37 km的地壳厚度.在依兰-伊通断裂附近开始变深，地壳厚度有加厚趋势，在敦化-密山断裂处出现明显的错断，而且在依兰-伊通断裂和敦化-密山断裂之间，显示出两个界面.在敦化-密山断裂以东地区莫霍面减薄，地壳厚度变薄.东边界是郯庐断裂之一的依兰-伊通断裂，此凹陷造成松辽盆地内地壳厚度变厚，与布格重力异常图和满洲里-绥芬河地学断面地震探测的结果截然相反，认为造成这种和前人结果有如此巨大的出入原因是松辽盆地内存在巨厚的沉积层.Ps震相的到时与地壳厚度有密切关系，其大小与地壳厚度成正相关关系. 5 结 论

根据研究结果显示，中国东北地区的地壳厚度分布是在东西两侧厚度数值较高而中间地区则出现低值.内蒙古东部地区大兴安岭造山带地区地壳厚度(危自根等，2011)，向东南佳木斯地块和其下方的兴凯地块还有长白山地区的地壳厚度较厚，厚度范围在34 km至37 km之间，地区对应的泊松比平均值在0.311，海拔高度范围在在0.24 km到1.515 km之间.在依兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带之间的吉林地区和长白山西南侧的地壳厚度偏薄(嵇少丞等，2009)，厚度分布大都在29 km至36 km之间，对应海拔高度范围在0.05 km到0.775 km之间.西南向辽东地区和下辽河平原地壳厚度也很薄，通过地壳厚度分布图我们不难看出在该区域内地壳厚度变化程度之复杂，地壳厚度范围在29 km至34 km之间，泊松比主要变化范围在0.245到0.291之间(郑秀芬等，2009)，该地区的地形复杂变化表明了东北地区地壳在可能存在着沉降、侵蚀或垂向运动等过程，泊松比值较大，有可能该区域由于其自身的地壳结构复杂性和紧邻太平洋板块前缘从而在中新生代遭受到了与太平洋板块俯冲相关的更为强烈的地壳减薄或幔源物质上涌.小兴安岭褶皱带和张广才岭地区的地壳厚度范围大约为30 km至32 km之间，泊松比数值较大变化范围在0.283到0.311之间.黑龙江地区吉黑褶皱带地壳厚度范围在29 km到35 km之间，海拔高度范围在在0.14 km到0.58 km之间，吉黑褶皱带地区泊松比变化范围在0.242到0.321之间.研究区域内燕山带地壳厚度和泊松比复杂的变化特征显示，该地区可能受到中亚造山带增生和太平洋板块俯冲的共同影响，从而发生了更为复杂的地壳改造形变.东北地区构造演化与东北亚地区大地幔内软流圈上涌与西太平洋板块俯冲滞有着密切的相关.东北地区的岩浆活动在矿产与油气资源的形成过程中起着提供物源和深层控制作用.