科研人員利用海洋T波約束大陸地殼衰減結(jié)構(gòu)
中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員徐敏團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合南方科技大學(xué)教授陳曉非和中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院研究員倪四道等科研人員，在利用海洋T波約束沿海穩(wěn)定陸塊地殼衰減結(jié)構(gòu)研究上取得新進(jìn)展。相關(guān)研究近日在線發(fā)表于Geophysical Research Letters（《地球物理研究快報(bào)》）雜志。周勇助理研究員為論文第一作者，徐敏研究員為通訊作者。
高頻（>1 Hz）地殼衰減結(jié)構(gòu)對(duì)于地震危險(xiǎn)性評(píng)估有著重要指導(dǎo)意義。對(duì)于地震活躍區(qū)域，利用豐富的地震-臺(tái)站對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，已有多種成熟的地震學(xué)方法（例如Lg波方法、近震P波/S波方法、面波法等）可約束地殼衰減結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為區(qū)域地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。然而，對(duì)于鮮有地震發(fā)生的穩(wěn)定塊體，區(qū)域地震射線路徑覆蓋稀疏，傳統(tǒng)方法難以通過(guò)足夠數(shù)據(jù)有效獲得其衰減特征。近些年，在穩(wěn)定塊體的沿海區(qū)域發(fā)生了多次破壞性地震，造成了大量人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，穩(wěn)定塊體的地震災(zāi)害同樣不容忽視。近年來(lái)，研究顯示海底地震激發(fā)的T波在近岸的轉(zhuǎn)換波傳播途徑可以有效覆蓋沿海陸殼區(qū)域。T波通過(guò)海洋水體SOFAR聲學(xué)通道傳播，在近岸可轉(zhuǎn)換為地震波被地震臺(tái)站接收，為約束沿海區(qū)域穩(wěn)定地塊的衰減結(jié)構(gòu)提供了可能。
研究人員以非洲南部為例，探索并成功實(shí)現(xiàn)了利用海洋T波約束大陸地殼衰減結(jié)構(gòu)的可行性。科研人員首先分析了非洲南部地震臺(tái)陣記錄的海洋T波特征，并使用波形、走時(shí)、偏振、以及臺(tái)陣分析方法識(shí)別出了近臺(tái)站端的轉(zhuǎn)換波T-P和T-S震相。在此基礎(chǔ)上，使用尾波歸一化方法反演了非洲大陸南部隨頻率變化的高頻地殼衰減結(jié)構(gòu)特征，與該區(qū)域通過(guò)其他方法反演的衰減結(jié)果有較好的一致性。
該研究證實(shí)了通過(guò)海洋T波在岸邊的轉(zhuǎn)換波可以很好獲得地殼衰減結(jié)構(gòu)，并創(chuàng)新性地使用了海洋T波在岸邊的轉(zhuǎn)換波獲得非洲南部的地殼衰減結(jié)構(gòu)，該方法可擴(kuò)展至其他沿海穩(wěn)定陸塊的衰減結(jié)構(gòu)研究。
該研究由王寬誠(chéng)教育基金、中科院邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、科技部基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專項(xiàng)等共同資助完成。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1029/2021gl094410
圖1 海洋T波近岸轉(zhuǎn)換的T-P/S路徑示意圖
圖2 單臺(tái)記錄的T波性質(zhì)。（a）寬頻帶波形；（b）時(shí)頻譜；（c）2-8 Hz帶通濾波波形；（d）包絡(luò)波形。
圖3 利用T波反演獲得的隨頻率變化的非洲南部高頻地殼衰減結(jié)構(gòu)特征
