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      利用大量地核反射震相約束東亞下方尖銳內(nèi)核邊界
      2024-11-02 01:49:37

               地球固態(tài)內(nèi)核與液態(tài)外核的邊界(內(nèi)核邊界)是地球內(nèi)部的一階間斷面,該邊界性質(zhì)對(duì)理解地球內(nèi)核增長(zhǎng)、外核對(duì)流和地磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力具有重要科學(xué)意義?,F(xiàn)代地震學(xué)已經(jīng)揭示內(nèi)核邊界并非完全橫向均勻,存在局部小尺度地形起伏和糊狀層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。然而,由于地震觀測(cè)數(shù)據(jù)的限制,前人對(duì)于東亞下方的內(nèi)核邊界研究仍聚焦于零星分散的局部區(qū)域,缺乏對(duì)東亞地區(qū)內(nèi)核邊界結(jié)構(gòu)整體的認(rèn)識(shí)。

          中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士畢業(yè)生章浩東與博士生崔天宇、導(dǎo)師艾印雙研究員利用中國(guó)數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)2009-2018年期間記錄的1014個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站數(shù)據(jù),拾取到4272條具有清晰地球內(nèi)外核反射震相對(duì)(PcP和PKiKP)波形記錄(圖1),分析了地核反射震相的走時(shí)殘差分布和波形相似性,獲得了東亞地區(qū)下方內(nèi)核邊界精細(xì)結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識(shí)。

       

      圖1 地震數(shù)據(jù)。(a)地核反射震相的射線路徑(震源用黑色五角星表示,深度為100 km)。內(nèi)核邊界反射震相PKiKP和外核邊界反射震相PcP的射線路徑分別用紅色和藍(lán)色表示;(b)地震與臺(tái)站分布圖。圖中分別標(biāo)注出地震(紅色五角星)、臺(tái)站(黑色三角形)和PKiKP震相的大圓路徑(橙色實(shí)線);(c)按震中距排列的事件3垂直分量波形圖。該地震圖顯示出318個(gè)臺(tái)站記錄到的包括P、S、PcP、ScP和PKiKP(紅色虛線標(biāo)示)多個(gè)清晰震相信號(hào)

          波形對(duì)比和正演模擬計(jì)算表明,東亞下方地核反射震相的波形高度相似,暗示該區(qū)域內(nèi)核邊界的厚度不超過(guò)2千米(圖2)。此外,經(jīng)過(guò)地球曲率和地幔不均勻速度結(jié)構(gòu)校正后,地核反射震相的走時(shí)殘差相較于一維PREM模型的均值為-0.25秒,表明東亞下方的外核厚度與PREM模型的預(yù)測(cè)值基本一致。這些結(jié)果指示著東亞下方的地球內(nèi)核邊界整體上是尖銳的,即物質(zhì)在外核與內(nèi)核之間是由液態(tài)迅速變化為固態(tài),也可能存在局部地區(qū)小尺度地形起伏(圖3)。東亞下方內(nèi)核邊界的整體認(rèn)識(shí)有助于增加對(duì)地球內(nèi)核的生長(zhǎng)模式和半球差異性,以及理解外核對(duì)流模式。

      圖2 PKiKP波形受不同內(nèi)核邊界參數(shù)影響。(a)存在糊狀層內(nèi)核邊界的密度剖面圖。該剖面穿過(guò)內(nèi)核邊界(紅色虛線),以兩個(gè)參數(shù)描述:圖片表示糊狀層厚度,圖片表示相對(duì)于PREM模型(藍(lán)色線所示)在內(nèi)核邊界處糊狀層的密度躍變值;(b) 理論P(yáng)KiKP波形。通過(guò)一系列具有糊狀層的內(nèi)核邊界模型生成的合成波形(紅色波形)與尖銳內(nèi)核邊界PREM模型的波形(藍(lán)色波形)的對(duì)比,其中黑色波形表示觀測(cè)到的PKiKP波形

      圖3 本研究地核反射震相觀測(cè)數(shù)據(jù)的解釋模型:外核厚度變化或核幔邊界/內(nèi)核邊界的地形起伏。紅線表示在內(nèi)核邊界(ICB)反射的PKiKP射線路徑,而藍(lán)線表示在核幔邊界(CMB)反射的PcP射線路徑;它們由地震(紅色五角星)激發(fā)并被臺(tái)站(紅色三角形)記錄

      轉(zhuǎn)自:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1813727763699471631




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