顧勤平，李大虎，丁志峰，康清清，于悅穎，王俊菲，孟科，楊浩，張浩，呂運(yùn)富

1 江蘇省地震局，南京 210014 2 中國地震局成都青藏高原地震研究所(中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)成都基地)，成都 610039 3 中國地震局地球物理研究所，北京 100081 4 東方地球物理公司大慶物探一公司，黑龍江大慶 163412

0 引言

郯廬斷裂帶作為華北塊體和揚(yáng)子塊體的地殼結(jié)構(gòu)、地殼厚度和地球物理場(chǎng)的轉(zhuǎn)換帶，記錄了華北克拉通的破壞和演化過程，長期以來得到了地震學(xué)研究者們的廣泛關(guān)注(Chen et al.，2006；Shi et al.，2013；劉保金等，2015；顧勤平等，2020a，c；Li et al.，2021).郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)(后文簡(jiǎn)稱研究區(qū))主要?dú)w屬于下?lián)P子斷塊區(qū)和華北克拉通東部地區(qū)，相對(duì)華北克拉通中、西部地區(qū)而言，克拉通東部自中、新生代以來受太平洋板塊俯沖巖石圈發(fā)生了明顯的減薄和破壞(Yao et al.，2020)，這一系列的深部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程必將伴隨著地殼構(gòu)造形變的發(fā)生(朱日祥等，2012).Moho面埋藏深度是描述地殼結(jié)構(gòu)及其演變的重要參數(shù)，保留著地殼生長與經(jīng)歷的地球動(dòng)力學(xué)過程，是地學(xué)家們認(rèn)識(shí)地球演化的重點(diǎn)證據(jù)(唐明帥等，2014)；同時(shí)，地殼介質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)會(huì)在地殼形變和縮短過程中變化，而泊松比是反映地殼物質(zhì)成分和地殼形變特征的重要參數(shù)(李善邦，1981).由此可見，地殼厚度和泊松比是板塊劃分或者區(qū)域塊體劃分的重要參考依據(jù).因此，開展研究區(qū)地殼厚度和泊松比的分布特征研究，能夠?yàn)檎J(rèn)識(shí)華北克拉通東部的破壞過程和方式、揚(yáng)子和華北塊體的碰撞模式、郯廬斷裂帶的形成及其演化等提供重要的地震學(xué)依據(jù).

近年來，地學(xué)研究者們圍繞研究區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)開展了多種地震成像技術(shù)手段的研究.例如，Pn成像(汪素云等，2003；李志偉等，2011；顧勤平等，2020c)、深地震反射(劉保金等，2015；顧勤平等，2020b)和地震測(cè)深(白志明和王椿鏞，2006)、背景噪聲成像(Zhou et al.，2012；顧勤平，2019；顧勤平等，2020a，d)以及Ps轉(zhuǎn)換波成像(Ai and Zheng，2003；劉啟元等，2005；Zheng et al.，2008；He et al.，2013，2014；Shi et al.，2013；Wang et al.，2014；Ye et al.，2019；Li et al.，2021).這些研究成果很好地幫助了地學(xué)研究者們認(rèn)識(shí)了研究區(qū)的深部結(jié)構(gòu)特征和孕震環(huán)境.Pn走時(shí)成像得到的地震臺(tái)站時(shí)間延遲項(xiàng)結(jié)果(顧勤平等，2020c)表明，研究區(qū)的地殼厚度自東南往北西總體上具有逐漸增厚的趨勢(shì).深地震反射(劉保金等，2015)獲得了郯廬斷裂帶宿遷段Moho界面高分辨率的起伏形態(tài)及其埋深結(jié)果，清楚地揭示了該段及其兩側(cè)的巖石圈結(jié)構(gòu)，地殼厚度為31～36 km，Moho面和巖石圈底界總體上均向西傾，郯廬帶下方Moho面受擠壓后隆升特征顯著.研究區(qū)內(nèi)的符離集—奉賢地震測(cè)深剖面(白志明和王椿鏞，2006)揭露下?lián)P子地區(qū)在縱向上大致可分為上地殼、中地殼及下地殼，Moho面埋深為30～36 km.這些采用主動(dòng)源并配備超密集拾震器的工作方法，雖能利用多次覆蓋這一亮點(diǎn)技術(shù)提高橫向分辨率，然而在高昂的勘探費(fèi)用條件下這些研究?jī)H能獲得剖面控制段的“一線之見”.噪聲層析成像結(jié)果(顧勤平等，2020a)表明，大別—蘇魯造山帶及其高壓、超高壓變質(zhì)帶自淺地表至地殼底部具有極為相似的速度結(jié)構(gòu)和界面起伏特征——“上隆下凹”形態(tài)，這些特征同樣在廣角反射P波成像結(jié)果(趙志新和徐紀(jì)人，2009)和接收函數(shù)成像結(jié)果(劉啟元等，2005)上得到了很好的體現(xiàn)；但是，噪聲面波成像法對(duì)具有速度突變特征的Moho界面分辨能力不足.前人寶貴的學(xué)術(shù)成果提高了對(duì)研究區(qū)深部結(jié)構(gòu)的認(rèn)知水平，幫助我們認(rèn)識(shí)到了郯廬斷裂帶的產(chǎn)生與華北地塊和揚(yáng)子地塊的碰撞、擠壓、深俯沖以及折返等地質(zhì)演化過程密切相關(guān).然而，盡管前人強(qiáng)調(diào)的演化機(jī)制和模型各不相同，但地殼的縮短和變形是其共性之處.值得慶幸的是，地殼厚度及泊松比等地球介質(zhì)的物性參數(shù)能夠?qū)ⅰ皟鼋Y(jié)”了的地球演化過程痕跡——形變和縮短等特征重現(xiàn).此外，上述科學(xué)認(rèn)識(shí)從自身角度而言均具有一定的合理性，但也因方法的片面性導(dǎo)致存在著一定的局限性.綜上所述，更多學(xué)科和領(lǐng)域的觀測(cè)和研究證據(jù)亟待找尋以得到對(duì)研究區(qū)深部結(jié)構(gòu)更深入的理解，研究區(qū)地殼厚度和泊松比等參數(shù)的研究對(duì)于了解該區(qū)地殼的形成及演化過程具有重要的科學(xué)意義.

接收函數(shù)方法(Langston，1977，1979)常被用于求解地殼厚度和泊松比的研究(Ai and Zheng，2003；吳慶舉等，2003；Li et al.，2014；Wang et al.，2014).該方法不但與臺(tái)站下方的介質(zhì)有關(guān)，同時(shí)具有不受震源干擾和傳播路徑影響的優(yōu)勢(shì)，是目前主流的探測(cè)殼幔深部結(jié)構(gòu)方法.近年來，一些地學(xué)研究者們(Ai and Zheng，2003；Chen et al.，2006，2008；Sodoudi et al.，2006；郭震等，2012；He et al.，2013，2014；Shi et al.，2013；Wang et al.，2014；Huang et al.，2015；Song et al.，2017；Li et al.，2018，2021；Wei et al.，2018；武巖等，2018；Ye et al.，2019)對(duì)研究區(qū)開展了不同程度的接收函數(shù)法成像研究并且取得了豐碩的研究成果.郭震等(2012)利用34臺(tái)呈線性布設(shè)的寬頻帶地震儀記錄的遠(yuǎn)震體波資料，獲取P、S波接收函數(shù)并采用CCP和傾斜疊加得到了剖面下方地殼和上地幔間斷面速度分布，得出魯西隆起Moho面較周緣淺約5 km的認(rèn)識(shí).然而，呈線狀布設(shè)的臺(tái)陣獲得的“一線之見”，難以獲得對(duì)研究區(qū)整體地殼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí).He等(2014)使用了176個(gè)固定寬頻臺(tái)記錄的424個(gè)遠(yuǎn)震事件，通過H-κ疊加技術(shù)獲得了秦嶺—桐柏—洪安—大別—蘇魯造山帶及鄰區(qū)的地殼厚度和波速比的分布，得出超高壓造山帶的大別和蘇魯之間的地殼結(jié)構(gòu)存在明顯差異；大別山下方存在3～5 km厚的地殼“山根”.Huang等(2015)搜集了揚(yáng)子中下游及鄰區(qū)121個(gè)固定臺(tái)站，利用2009—2010年的700次遠(yuǎn)震事件，使用P波接收函數(shù)H-κ法求解并綜合早期成果繪制了該區(qū)Moho面埋深分布圖.遺憾的是，這些研究?jī)H僅使用了圖1中深藍(lán)色正方形臺(tái)站.由此可見，研究區(qū)已有的接收函數(shù)成果受地震臺(tái)站分布不均、臺(tái)站數(shù)量有限及觀測(cè)時(shí)間不足等因素的影響，空間分辨率仍有進(jìn)一步提高的空間.Li等(2018)在研究區(qū)南部通過圖1中的深藍(lán)色正方形臺(tái)站和集中分布在長江中下游成礦帶附近的2個(gè)流動(dòng)臺(tái)陣數(shù)據(jù)，采用接收函數(shù)H-κ法及其與面波聯(lián)合反演獲得了我國中東部Moho埋深分布.除了使用寬頻臺(tái)開展接收函數(shù)研究外，Wei等(2018)采用350臺(tái)短周期地震儀連續(xù)10天觀測(cè)記錄到的5次遠(yuǎn)震事件，采用P波接收函數(shù)研究了長江中下游下方Moho界面的起伏形態(tài)，研究結(jié)果表明其下方Moho界面以地幔隆起為特征；郯廬斷裂帶作為華北和揚(yáng)子地塊的分界斷裂特征由Moho面埋深分布圖揭露得非常清楚.雖然這一短周期密集臺(tái)陣的橫向分辨率得到了很大程度上的提高，但是，僅獲得了郯廬斷裂帶局部范圍內(nèi)精細(xì)的埋深及起伏特征，并未能夠?qū)⒋髣e和蘇魯這兩大地質(zhì)構(gòu)造單元同時(shí)囊括其中，不足以為分析揚(yáng)子塊體和華北塊體的碰撞模式、這兩大高壓-超高壓變質(zhì)帶是否存在關(guān)聯(lián)性等科學(xué)問題提供依據(jù).綜上所述，基于現(xiàn)有的研究成果不足以全面地反映和認(rèn)識(shí)研究區(qū)地殼結(jié)構(gòu)特征及其演化進(jìn)程，采用更為密集的臺(tái)站觀測(cè)資料和統(tǒng)一的處理流程去宏觀、定量地開展研究區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)研究顯得十分有必要.

近年來在研究區(qū)內(nèi)逐漸加密布設(shè)的寬頻臺(tái)為郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)的地殼厚度和泊松比的研究提供了契機(jī).與以往研究不同的是，本文除了搜集研究區(qū)內(nèi)由國家測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心提供的162個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站記錄的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)外，同時(shí)也包括了各省級(jí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心提供的省、市縣局自建的99個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站的數(shù)據(jù)資料(圖1紅色三角形).隨后采用廣為應(yīng)用的接收函數(shù)H-κ疊加法(Zhu，2000；Zhu and Kanamori，2000)同時(shí)計(jì)算獲得了Moho界面的埋藏深度和地殼泊松比特征.基于更為密集的臺(tái)陣資料使得本文成像結(jié)果的空間分辨能力得到了較為明顯的提高.最后，利用了共轉(zhuǎn)換點(diǎn)疊加法進(jìn)一步揭示剖面下方Moho界面的展布和延伸情況.相對(duì)前人(He et al.，2014；Li et al.，2014；Huang et al.，2015)的工作，本文搜集了更加豐富的數(shù)據(jù)集，臺(tái)站分布更為均勻，其研究成果能夠?qū)ρ芯繀^(qū)的地殼結(jié)構(gòu)提供更高分辨率的認(rèn)識(shí)和更理想的約束，能夠?yàn)檠芯繀^(qū)的深部構(gòu)造背景、強(qiáng)震孕育和發(fā)震機(jī)理等研究提供地震學(xué)依據(jù).

圖1 (a)研究區(qū)示意及所用地震臺(tái)站分布；(b)地形地貌圖，中部紅色方框代表圖(a)的研究區(qū)域深藍(lán)色正方形表示國家測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心臺(tái)站，紅色三角形表示各省級(jí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心的臺(tái)站，淺藍(lán)色正方形代表Zhang和Huang(2019)在研究區(qū)內(nèi)的臺(tái)站.Fig.1 (a) Schematic representation of the study area and the distribution of seismic stations used; (b) Topographic map, with the red box in the middle representing the study area in figure (a)The dark blue squares indicate the stations of the Data Backup Center for China Seismograph Network, the red triangle indicates the stations of each provincial seismic network center, and the light blue square represents the stations of Zhang and Huang (2019) in the study area.

1 數(shù)據(jù)和方法

接收函數(shù)的計(jì)算過程主要包括以下五個(gè)步驟：① 去傾斜、去均值、帶通濾波以及降采樣至10 Hz；② 手動(dòng)為主地挑選優(yōu)質(zhì)的遠(yuǎn)震波形記錄；③ 提取接收函數(shù)；④ 波形走時(shí)模擬搜索計(jì)算；⑤ CCP疊加計(jì)算跨郯廬斷裂帶重要剖面.

1.1 數(shù)據(jù)和接收函數(shù)提取

本文所用數(shù)據(jù)包含兩個(gè)部分：一部分來自國家測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心162個(gè)寬頻臺(tái)自2015年1月至2019年12月接收的遠(yuǎn)震數(shù)據(jù)；另一部分是來自各省級(jí)區(qū)域測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心99個(gè)寬頻臺(tái)同期記錄的遠(yuǎn)震數(shù)據(jù).較前人(He et al.，2014；Li et al.，2014，2021；Huang et al.，2015)同區(qū)域開展的接收函數(shù)成像研究，增加了研究區(qū)內(nèi)各省級(jí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心自有的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)(圖1中紅色三角形)，新臺(tái)站的加入在很大程度上彌補(bǔ)了早期研究臺(tái)站分布數(shù)量不足的缺陷，使研究區(qū)內(nèi)的臺(tái)站分布更為密集和均勻，從而使本文獲得的地殼厚度和平均泊松比值具有較以往結(jié)果更高的空間分辨率.相較于Wei等(2020)搜集圖1中深藍(lán)色正方形臺(tái)站及中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所跨郯廬帶布設(shè)的78個(gè)呈線性臺(tái)，本文更注重于宏觀把握郯廬斷裂帶兩側(cè)即華北東部和揚(yáng)子塊體間的關(guān)系，雖沒有小區(qū)域流動(dòng)臺(tái)對(duì)局部橫向空間分辨的提升，但更注重搜集了研究區(qū)內(nèi)揚(yáng)子和華北各省屬固定寬頻臺(tái).

根據(jù)USGS(United States Geological Survey)提供的地震目錄，挑選了震中距在30°～95°之間，矩震級(jí)MW≥5.5并且初至P波清晰的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù).我們截取了P波到時(shí)的前10 s到后150 s地震波形數(shù)據(jù)，該時(shí)間段內(nèi)記錄的波形足以囊括地球內(nèi)部各界面的震相.對(duì)原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行去毛刺、去均值、去傾斜和波形尖滅、降采樣至10 Hz以及二階巴特沃斯帶通濾波(0.05～2 Hz)消除噪聲干擾.因研究區(qū)內(nèi)部分臺(tái)站的方位角存在一定的偏差，本文根據(jù)Niu和Li(2011)的研究結(jié)果開展了方位角的校正工作.我們將N-E-Z三分量旋轉(zhuǎn)到R-T-Z坐標(biāo)系上，即將2個(gè)水平分量旋轉(zhuǎn)至徑向和切向，采用時(shí)間域迭代反褶積的方法(Ligorría and Ammon，1999)提取P波接收函數(shù)，通過100次迭代計(jì)算得到徑向接收函數(shù).首先通過擬合度≥85%的原則開展計(jì)算機(jī)自動(dòng)挑選，爾后采用手動(dòng)挑選多次反射清晰的接收函數(shù)用于后期研究.采用高斯系數(shù)2.0的濾波器開展了低通濾波以消除高頻噪聲.最終挑選出了763個(gè)遠(yuǎn)震事件，事件震中分布及相關(guān)震級(jí)大小參見圖2，圖中給出了以研究區(qū)正中心位置所提取接收函數(shù)的遠(yuǎn)震震中分布圖，由圖可見，除了反方位角50°～100°的太平洋一帶，篩選后的地震事件較好地覆蓋了研究區(qū)域的各個(gè)方位.

圖2 本研究使用的遠(yuǎn)震事件分布圖Fig.2 Teleseismic event locations used in this study

1.2 H-κ疊加方法

Zhu和Kanamori(2000)提出的假設(shè)在一維水平均勻地殼模型下，基于Ps、PpPs、PsPs+PpSs震相同時(shí)對(duì)H和κ進(jìn)行約束求解的H-κ域網(wǎng)格搜索疊加算法在地學(xué)界得到了廣泛的應(yīng)用和良好的實(shí)踐效果，該方法在網(wǎng)格搜索的基礎(chǔ)上通過一次波和多次波疊加確定Moho面埋藏深度和波速比.Ps轉(zhuǎn)換波是除直達(dá)P波震相外振幅最強(qiáng)、信噪比最高的震相.公式(1)給出了地殼厚度和時(shí)差以及射線參數(shù)的關(guān)系：

(1)

公式(1)中p是射線參數(shù).由公式(1)得知，只要給出射線參數(shù)和速度就可以求解得到Moho界面埋深和波速比.

s(H,κ)=ω1r(tPs)+ω2r(tPpPs)-ω3r(tPsPs+PpSs),(2)

(3)

1.3 CCP疊加方法

H-κ疊加法獲得的結(jié)果是單個(gè)地震臺(tái)站下方的地殼結(jié)構(gòu)特征，臺(tái)與臺(tái)之間的接收函數(shù)并沒有關(guān)聯(lián)性.CCP疊加法首先將臺(tái)站下方地層展開等距離網(wǎng)格劃分為若干共轉(zhuǎn)換點(diǎn)面元，在初始速度模型的基礎(chǔ)上求解射線路徑.將接收函數(shù)的每個(gè)振幅看作某個(gè)對(duì)應(yīng)深度界面所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換波，并反投影到對(duì)應(yīng)的理論轉(zhuǎn)換點(diǎn).對(duì)同一個(gè)共轉(zhuǎn)換點(diǎn)面元內(nèi)的所有接收函數(shù)的轉(zhuǎn)換波進(jìn)行疊加，這樣轉(zhuǎn)換振幅由于相長疊加而得到增強(qiáng)，便能夠?qū)ε_(tái)站下方的速度界面展開成像，得到直觀的CCP疊加剖面；其橫向分辨率取決于遠(yuǎn)震P波菲涅爾帶的尺度，縱向分辨率通常受限于地殼內(nèi)平均速度的不確定性(武巖，2011).本文沿5個(gè)不同方向、跨郯廬斷裂帶構(gòu)建了接收函數(shù)CCP偏移成像剖面，以分析、探討郯廬斷裂帶對(duì)研究區(qū)Moho面的切割作用及研究區(qū)內(nèi)Moho界面的起伏形態(tài)和變形特征.0～80 km深度的CCP疊加剖面見圖8所示.

2 結(jié)果

2.1 不同臺(tái)站的接收函數(shù)結(jié)果分析

圖3給出了研究區(qū)6個(gè)不同省份中典型臺(tái)站的按照震中距排列的接收函數(shù)圖像(圖3A—F)和H-κ的搜索結(jié)果(圖3a—f)，各臺(tái)站的具體位置見圖1a.圖中藍(lán)色能量團(tuán)正中心的類似于白色符號(hào)表示在H和κ二者之間折衷搜索得到的最佳擬合結(jié)果.研究區(qū)內(nèi)的接收函數(shù)波形中，在初至P波后續(xù)30 s內(nèi)主要存在著3個(gè)震相，按照到達(dá)地震臺(tái)站的先后時(shí)間順序依次是Moho界面的轉(zhuǎn)換波Ps、地表多次波PpPs和PpSs+PsPs震相.由圖3可見，位于各個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元的地震臺(tái)站接收函數(shù)中Moho面的一次轉(zhuǎn)換波Ps震相的振幅能量最為明顯，最易于判別，具有很好的一致性；PpPs震相的能量相對(duì)較弱，但仍然具有較大能量；而PpSs+PsPs震相能量較小，受噪聲等干擾的影響而不易識(shí)別.根據(jù)前文計(jì)算得到的H-κ掃描疊加結(jié)果，本文計(jì)算了各個(gè)臺(tái)站不同震中距接收函數(shù)的Ps、PpPs、PsPs+PpSs震相的理論到時(shí)(圖3A—F中的藍(lán)色實(shí)線).由圖可見，觀測(cè)震相的實(shí)際到時(shí)和理論到時(shí)具有很好的一致性，表明計(jì)算結(jié)果具有良好的可靠性.

圖3 6個(gè)臺(tái)站的接收函數(shù)和H-κ疊加搜索示意圖(a—f)為H-κ疊加振幅圖，圖中右上角數(shù)字分別表示Moho面厚度和平均波速比，大寫英文字母表示臺(tái)網(wǎng)和臺(tái)站名；dH和dκ分別表示Moho面和波速比的誤差.(A—F)為(a—f)對(duì)應(yīng)的按照震中距排列的接收函數(shù)，藍(lán)色實(shí)線為以搜索的H-κ結(jié)果進(jìn)行計(jì)算得到的轉(zhuǎn)換波(Ps)、多次波(PpPs、PsPs+PpSs)震相的理論到時(shí)位置.Fig.3 Receiver functions and H-κ stacking search results for 6 stations(a—f) are the results of H-κ grid-stacking-search. The numbers in the upper right corner of the figures represent Moho surface thickness and average wave velocity ratio respectively. The capital English letters indicate the network and station names. dH and dκ respectively represent the errors of Moho surface and wave velocity ratio. (A—F) are the corresponding receiver functions of (a—f) arranged by epicenter distance. Blue solid lines indicate the theoretical arrival position of the Ps, PpPs, PsPs+PpSs phases calculated from the H-κ stacking results.

從圖3中可以清晰辨別，研究區(qū)內(nèi)各臺(tái)站因處于不同的地質(zhì)構(gòu)造單元，直接導(dǎo)致接收函數(shù)震相的特征表現(xiàn)出較為明顯的差異性，且震相較為復(fù)雜.位于基巖出露區(qū)的湖北省咸寧(HB.XNI)臺(tái)站(圖3d和圖3D)和河北省紅山(HE.HNS)臺(tái)站(圖3e和圖3E)得到的接收函數(shù)Moho面的轉(zhuǎn)換波震相Ps和多次波PpPs震相單一，易于識(shí)別；而部分位于盆地的臺(tái)站，受地殼淺部松散沉積層的影響明顯，直接導(dǎo)致接收函數(shù)的提取工作復(fù)雜化甚至無法提取.例如圖1中蘇北盆地(沉降中心松散層厚度最大達(dá)1.8 km)內(nèi)的部分臺(tái)站.位于山、盆交匯處的山東獨(dú)山島(SD.DSD)臺(tái)站(圖3f和圖3F)在緊隨直達(dá)初至P波2 s以內(nèi)出現(xiàn)了一組能量介于P和Ps的震相(圖3F)，我們認(rèn)為它可能是結(jié)晶基底的一次轉(zhuǎn)換震相.此外，該臺(tái)站受松散沉積層的影響，在直達(dá)P波到達(dá)之后存在持續(xù)時(shí)間很長的多次波.

江西高安(JX.GAA)臺(tái)站(圖3A和3a)在直達(dá)P和轉(zhuǎn)換波Ps震相間存在一個(gè)到時(shí)約在2 s附近的轉(zhuǎn)換震相，我們認(rèn)為它可能是地殼中的某個(gè)速度界面的一次轉(zhuǎn)換波Ps′震相，這表明JX.GAA臺(tái)站下方的地殼內(nèi)可能存在物性差異明顯的間斷面.我們改變殼內(nèi)P波平均速度為5.4 km·s-1并調(diào)整H-κ疊加的搜索范圍，獲得了臺(tái)站下方存在一埋深約為23.2 km的殼內(nèi)間斷面.類似的現(xiàn)象在新疆帕米爾東北緣地殼結(jié)構(gòu)中同樣存在(唐明帥等，2014)，但該深度界面的分布在本文的研究區(qū)內(nèi)不具普遍性，有關(guān)區(qū)內(nèi)臺(tái)站下方的殼內(nèi)界面將另文分析.

2.2 郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)的地殼厚度

本研究261個(gè)臺(tái)站中有226個(gè)臺(tái)站能夠通過H-κ掃描疊加法獲得較為可靠的地殼厚度和泊松比值，而部分臺(tái)站由于數(shù)據(jù)較少、信噪比低或者沒有清晰的PpPs、PsPs+PpSs震相導(dǎo)致無法獲得有效結(jié)果，究其主要原因是本文部分研究區(qū)處于我國東部沉積平原地區(qū)，受松散沉積層的影響較大.因臺(tái)站分布的間隔距離較大，為了能夠更為直觀地展示出研究區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的橫向展布特征，本文根據(jù)各個(gè)臺(tái)站的地殼厚度和泊松比計(jì)算結(jié)果，并搜集前人(Zhang and Huang，2019)已發(fā)表的在研究區(qū)西北處28個(gè)流動(dòng)臺(tái)站(見圖1a)的結(jié)果，采用通用制圖工具GMT(Generic Mapping Tools)軟件繪制生成了研究區(qū)地殼厚度圖4A和平均泊松比的二維平面分布圖6.

本文獲得的研究區(qū)地殼厚度總體變化特征與前人(Zheng et al.，2008；He et al.，2014；Huang et al.，2015；Shen et al.，2016；Wei et al.，2020；Li et al.，2021)的結(jié)果基本一致，較為難得的是本研究采用了較其(Zheng et al.，2008；He et al.，2014；Li et al.，2014；Shen et al.，2016；Huang et al.，2015)更為密集的固定臺(tái)站資料，因此，獲得的Moho面埋深結(jié)果具有更高的橫向空間分辨率，體現(xiàn)了研究區(qū)Moho結(jié)構(gòu)變化的更多細(xì)節(jié).例如，Moho面深度分布圖將大別造山帶與揚(yáng)子斷塊區(qū)江南造山帶中間的NE-SW向展布的長江中下游成礦帶下方所具有的幔隆帶(Moho面上隆帶)特征清晰地勾勒了出來，前人接收函數(shù)(Shi et al.，2013)、寬角反射/折射(徐濤等，2014)及布格重力異常(陳安國等，2017)等結(jié)果對(duì)其也有著很好的展示，并且，該帶也在筆者前文(顧勤平等，2020a)背景噪聲短周期群速度結(jié)果圖上有所體現(xiàn)，地幔隆起可能也正是該區(qū)形成巨型礦床的根本原因所在.

本文也嘗試與近期涉及研究區(qū)采用接收函數(shù)的不同工作方法獲得的結(jié)果(Li H Y et al.，2018；Wei et al.，2020；Li L L et al., 2021)展開簡(jiǎn)要對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)不同學(xué)者得到的結(jié)果既有一致性，也存在一定的差異.Li H Y等(2018)通過圖1中深藍(lán)色正方形臺(tái)站和集中分布在長江中下游成礦帶的2個(gè)流動(dòng)臺(tái)陣，采用H-κ法及接收函數(shù)和面波聯(lián)合反演獲得了我國中東部Moho埋深分布；Wei等(2020)利用圖1中深藍(lán)色正方形固定臺(tái)并結(jié)合魯西隆起及大別以北線性流動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)，計(jì)算接收函數(shù)時(shí)將3個(gè)不同頻率結(jié)果的平均值作為最終結(jié)果，從而獲得郯廬帶魯蘇皖段Moho結(jié)果；Li L L等(2021)結(jié)合圖1中深藍(lán)色臺(tái)站及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)布設(shè)在郯廬帶嘉山段附近的30個(gè)流動(dòng)臺(tái)，采用兩層模型下的H-κ疊加方法獲得了整個(gè)郯廬帶及周緣的Moho埋深結(jié)果.總體上，這些結(jié)果均在Moho埋深尺度將郯廬帶作為華北和揚(yáng)子兩大塊體的邊界斷裂特征揭露得較為清楚.但細(xì)究之下，仍然能夠發(fā)現(xiàn)一些不同之處.Wei等(2020)得到Moho面高、低值邊界這一輪廓特征在32°N—35°N段與郯廬帶的地表空間展布吻合很好，而Li H Y等(2018)、Li L L等(2021)及本文卻表現(xiàn)出自東而西有彎曲、凹進(jìn)的現(xiàn)象，即郯廬帶在地表的空間分布與Moho附近的展布存在一定偏差，很好地體現(xiàn)了斷裂深、淺結(jié)構(gòu)形態(tài)的差異性.此外，前文所述長江中下游成礦帶下方所具有的幔隆帶在本文得到了更佳的展示效果，推測(cè)原因可能是本文在增加臺(tái)陣數(shù)據(jù)的同時(shí)研究區(qū)域更小，成圖比例尺更大，對(duì)細(xì)結(jié)構(gòu)的約束可能會(huì)更好.

研究區(qū)地殼厚度平均為～34 km，淺于全球陸殼39.2 km的平均厚度(Christensen and Mooney，1995)，略低于中國地殼平均厚度(Chen et al.，2010；Li et al.，2014).研究區(qū)Moho界面埋深在27 km到40 km之間，橫向的起伏變化較為劇烈，由華南褶皺系向魯西隆起延伸，地殼厚度從28 km加深到～35 km，由蘇北盆地中部至華北克拉通中東部，地殼厚度從28 km加深至～40 km.不同塊體之間地殼厚度存在明顯差異，總體上以郯廬斷裂帶為界，斷裂以東Moho界面埋藏較淺，如下?lián)P子斷塊區(qū)、華南褶皺系、蘇北盆地等；斷裂以西Moho界面埋藏相對(duì)較深，如華北克拉通中東部、大別造山帶、魯西隆起及太行山脈等.總體而言大別造山帶和蘇魯造山帶具有研究區(qū)相對(duì)更深的Moho面，并且大別造山帶較蘇魯造山帶具有更深的Moho面，事實(shí)上由圖4A可見在其下方擁有著整個(gè)研究區(qū)域埋藏最深的Moho面，～40 km的深度，該特征與區(qū)域布格重力低值異常區(qū)對(duì)應(yīng)良好(圖5)，區(qū)內(nèi)布格重力異常最低值分布在大別高壓-超高壓變質(zhì)帶下方.此外，同一塊體內(nèi)部地殼厚度同樣存在著較為明顯的差異，例如揚(yáng)子塊體的北東和西南薄而中間厚，華北地塊內(nèi)的魯西隆起及太行山脈具有較厚的Moho面暨山根，而其余平原盆地區(qū)Moho面則埋藏較淺.研究區(qū)內(nèi)板塊間及板塊內(nèi)的地殼形變差異再一次證實(shí)了不同的地質(zhì)構(gòu)造體可能經(jīng)歷了不同的構(gòu)造演化歷史.

圖4 (A)和(B)分別為接收函數(shù)和Crust1.0確定的研究區(qū)地殼厚度分布(a)和(b)分別為(A)和(B)中的E-E′和F-F′剖面所在位置Moho切片圖. 青色實(shí)線表示重合前人(Chen et al.，2006)剖面的位置. (A)中三角表示臺(tái)站位置，(B)中十字星表示網(wǎng)格點(diǎn). AA′、BB′、CC′和DD′四條白色實(shí)線表示圖8中的CCP疊加剖面的位置.Fig.4 (A) and (B) show the distribution of crustal thickness in the study area determined by the receiver function and Crust1.0, respectively(a) and (b) show the Moho sections at the location of the E-E′ and F-F′ sections in (A) and (B), respectively. The cyan solid line in the figures show the location of the overlapping previous (Chen et al.，2006) seismic array. The triangles in (A) represent station locations and the crosses in (B) indicate grid points. The four white solid lines of AA′, BB′, CC′ and DD′ indicate the location of the CCP stacking profiles in Fig.8.

圖5 研究區(qū)布格重力異常等值線分布Fig.5 Distribution of Bouguer gravity anomaly contours in the study area

貫穿整個(gè)研究區(qū)NE-SW向展布的郯廬斷裂帶是華北板塊與揚(yáng)子板塊的分界斷裂，郯廬斷裂帶下方的地殼厚度等值線以NNE-SSW方向?yàn)橹?，與斷裂的空間展布方向一致，可見郯廬斷裂帶對(duì)其下方地殼結(jié)構(gòu)的形成與演化具有較強(qiáng)的控制和主導(dǎo)作用.郯廬斷裂帶郯城至廬江段兩側(cè)基本都是低海拔的盆地區(qū)域，然其兩側(cè)的地殼厚度出現(xiàn)了明顯的整體落差(相差約為4～7 km)，Moho埋深的橫向差異將郯廬斷裂帶作為一條切割Moho界面的超殼斷裂特征揭露無疑，它的形成與巖石圈上地幔物質(zhì)的運(yùn)移過程有關(guān)，該認(rèn)識(shí)得到了地球物理方法中分辨率和精度最高的深地震反射勘探剖面的證實(shí)(劉保金等，2015).郯廬斷裂帶郯城以北段兩側(cè)Moho面起伏不大，但其下方Moho埋深較淺、呈隆起狀(圖4a)，該特征在前人(Chen et al.，2006)接收函數(shù)疊加剖面也有所體現(xiàn).郯廬斷裂帶的空間展布與Moho面埋深等值線的高、低值邊界未能完全吻合，也就是說斷裂的地表和深部結(jié)構(gòu)形態(tài)在縱向空間分布上存在著一定差異，表明郯廬斷裂帶深、淺構(gòu)造關(guān)系的復(fù)雜性.

本文將獲得的Moho面深度分布結(jié)果與Crust1.0模型(Crust1.0是由64800個(gè)1°×1°的經(jīng)緯度網(wǎng)格組成的目前最為詳細(xì)的全球地殼模型)、布格重力異常及地形地貌進(jìn)行了對(duì)比分析和探討.利用Crust1.0全球模型數(shù)據(jù)(Laske et al.，2013)給出了研究區(qū)地殼厚度分布圖4B.對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本文通過P波接收函數(shù)H-κ法獲得的研究區(qū)Moho界面埋深分布結(jié)果圖較Crust1.0全球模型有著更好的分辨率.我們近重合早期線性臺(tái)陣(Chen et al.，2006)獲得Moho切片圖4a、b，由圖可見，本文結(jié)果圖4a和前人結(jié)果的吻合效果較Crust1.0模型(圖4b)更佳，很好地揭露了郯廬斷裂帶下方Moho界面隆起、而兩側(cè)相對(duì)平坦的特征，事實(shí)上該特征已經(jīng)深地震反射剖面驗(yàn)證(劉保金等，2015)，而Crust1.0全球尺度規(guī)模的模型(圖4b)所揭示的特征則相對(duì)較差.不僅如此，郯廬斷裂帶作為下?lián)P子斷塊區(qū)和華北克拉通的分界斷裂這一邊界特征在Crust1.0結(jié)果圖上也未能得到很好的展示.

其次，為討論研究區(qū)地殼厚度與布格重力異常數(shù)據(jù)間的關(guān)系，下載了全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)庫BGI(International Gravimetric Bureau)給出的2′×2′全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)模型WGM2012(Balmino et al.，2012)，并采用GMT軟件繪制了研究區(qū)布格重力等值線分布圖5.對(duì)比圖4A和圖5發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)Moho面埋深分布特征和布格重力異常變化趨勢(shì)對(duì)應(yīng)良好.首先是郯廬斷裂帶兩側(cè)的布格重力值差異明顯，將其作為不同板塊的分界構(gòu)造線特征得以展示.其次，布格重力值總體上自東往西具有逐漸降低的特征，與圖4A的Moho埋深由東往西總體上具有漸進(jìn)加深的特征對(duì)應(yīng)起來.負(fù)的布格重力異常往往表示地殼物質(zhì)盈余及Moho界面埋藏較深，值越小則表示Moho越深.研究區(qū)布格重力異?？傮w呈現(xiàn)出正異常分布，負(fù)值區(qū)主要分布在大別造山帶、江南造山帶、太行山脈及九嶺造山帶等地表隆起區(qū)，這些重力負(fù)異常區(qū)與我們得到的Moho埋深結(jié)果對(duì)應(yīng)良好，而與Crust1.0的結(jié)果吻合不佳.由此可見，Crust1.0模型已經(jīng)不能滿足解決小尺度結(jié)構(gòu)問題的需求，正是需要地球物理學(xué)者們利用新的觀測(cè)數(shù)據(jù)和方法構(gòu)建研究區(qū)新的、高分辨率的地殼模型.

最后，為了觀察和探討研究區(qū)Moho面埋深與地形地貌的關(guān)系，本文將Moho面等值線分布圖投影在地形地貌分布圖之上以便作對(duì)比分析(圖4A).由圖可見，研究區(qū)Moho面深度分布總體上和地表的地形地貌呈鏡像關(guān)系，即山地隆起區(qū)Moho面埋藏較深，如魯西隆起、大別造山帶、太行山脈和江南造山帶等；而平原或者盆地區(qū)Moho面埋深則較淺，如蘇北盆地、渤海灣盆地等.

圖6 研究區(qū)地殼平均泊松比分布Fig.6 Distribution of mean Poisson′s ratio of crust in the study area

2.3 郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)的平均泊松比分布

泊松比是反映地殼形變特征及地殼物質(zhì)成分的關(guān)鍵參數(shù)(李善邦，1981).由H-κ掃描疊加得到的波速比轉(zhuǎn)換計(jì)算獲得的泊松比為研究區(qū)地殼不同埋藏深度介質(zhì)物性的平均結(jié)果.圖6展示了郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)地殼內(nèi)的平均泊松比分布.本文由H-κ掃描疊加法獲得研究區(qū)臺(tái)站下方殼內(nèi)泊松比的值主要分布在0.15～0.32，平均泊松比值為0.24，略低于全球陸殼平均泊松比0.269(Zandt and Ammon，1995)，接近于中國大陸地殼平均泊松比0.249(Chen et al.，2010；Li et al.，2014).由此可見，處于中國東部的本文研究區(qū)相對(duì)較為穩(wěn)定，總體上泊松比數(shù)值不高，地殼可能主要由長英質(zhì)的酸性巖構(gòu)成.而泊松比的較大浮動(dòng)區(qū)間范圍則意味著研究區(qū)地殼物質(zhì)組成的復(fù)雜性及明顯的不均勻改造和形變，地質(zhì)構(gòu)造條件的復(fù)雜性也給該區(qū)的深部結(jié)構(gòu)研究帶來了一定的難度.相較研究區(qū)Moho埋深結(jié)果圖4A而言，泊松比的分布特征更為離散，橫向差異更為劇烈；總體上疑似存在著一系列北東(沿江紹斷裂帶)或北北東(沿郯廬斷裂帶)向展布的、泊松比高低值相間分布的條帶，而研究區(qū)在印度板塊北東東向移動(dòng)和太平洋板塊北西西向俯沖的共同作用力之下，區(qū)內(nèi)構(gòu)造具有向北東撒開、向西南收斂的特征，二者之間的良好對(duì)應(yīng)關(guān)系在一定程度上說明了泊松比的分布特征展現(xiàn)了我國東部的應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境特征.

總體而言，研究區(qū)泊松比值分布具有較大的橫向非均勻性，體現(xiàn)了研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件的復(fù)雜性.揚(yáng)子斷塊區(qū)及華南褶皺系泊松比較低，顯示為穩(wěn)定的剛性塊體，而華北區(qū)域的泊松比相對(duì)高一些，地震活動(dòng)性也強(qiáng)一些.前人(Zandt and Ammon，1995)認(rèn)為當(dāng)泊松比超過0.3，則可能意味著地殼中存在流體、部分熔融或鐵鎂質(zhì)物質(zhì)的侵入等.大別下方存在泊松比高值異常，與它下方Moho界面下凹、殼內(nèi)存在低速層(劉啟元等，2005)的已有探測(cè)結(jié)果能夠?qū)?yīng)良好，據(jù)此我們推測(cè)其下方可能存在流體.在郯廬斷裂帶下方存在一條與斷裂平面展布方向一致的高泊松比值異常帶，可能是郯廬斷裂帶下方存在構(gòu)造破碎帶或者裂隙流體的影響，導(dǎo)致其下方泊松比高于周緣.地幔物質(zhì)沿構(gòu)造薄弱帶即郯廬斷裂帶的侵入將上地幔中的鐵鎂質(zhì)攜入，這個(gè)過程伴隨了泊松比的增大；也有可能是軟流圈高溫高壓的熱物質(zhì)順沿郯廬斷裂帶上涌至地殼，殼內(nèi)存在流體引起S波衰減較快，最終導(dǎo)致了泊松比的升高.

根據(jù)本文計(jì)算得到的地殼厚度與泊松比，我們分析了二者的關(guān)系圖7，用以探討研究區(qū)的地殼演化和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形式.由圖可見，地殼泊松比隨著地殼厚度的增加而減小，也就是二者存在著反相關(guān)的關(guān)系.線性回歸方程為：y=-0.0054x+0.43，其相關(guān)系數(shù)R2=0.18表明地殼厚度與泊松比的相關(guān)性較弱.嵇少丞等(2009)認(rèn)為Moho厚度與泊松比之間的關(guān)系可能隱含著大陸地殼形成與構(gòu)造演化過程的重要信息，并提出了2種主要模式來解釋該關(guān)系：一種是構(gòu)造擠壓下的地殼增厚與下地殼拆沉模式，另一種是拉張環(huán)境下基性巖漿的底侵模式.研究區(qū)中、新生代以來，在構(gòu)造伸展作用下地殼厚度整體減薄，深大斷裂及剪切帶處壓力驟減并發(fā)生部分熔融，玄武巖底侵至下地殼增加了地殼中鐵鎂質(zhì)基性巖的占有份額，由此，研究區(qū)地殼的平均泊松比值隨地殼厚度的減小而變大.當(dāng)然，研究區(qū)內(nèi)局部地區(qū)也可能存在著下地殼拆沉情況的發(fā)生，例如魯西隆起處.

圖7 地殼厚度與泊松比的關(guān)系Fig.7 The relationship between crustal thickness and Poisson′s ratio

2.4 P波接收函數(shù)的偏移成像

相對(duì)于H-κ疊加法獲得單個(gè)地震臺(tái)站下方的Moho面結(jié)構(gòu)而言，CCP法能夠得到某條測(cè)線下方Moho界面的連續(xù)變化、形態(tài)及斷裂產(chǎn)狀特征等，可以更為直觀地展示地殼結(jié)構(gòu)的橫向變化特征.為達(dá)到改善空間分辨率的目的，并將Ps震相展開時(shí)-深轉(zhuǎn)換得到直觀的深度切片，我們對(duì)接收函數(shù)進(jìn)行共轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏移疊加成像(CCP)(Zhu，2000；Zhu and Kanamori，2000).基于全球一維速度模型IASP91(Kennett and Engdahl，1991)展開CCP疊加計(jì)算獲得了跨郯廬斷裂帶的5條疊加剖面圖8，圖中相鄰臺(tái)站間的突然變化可能是斷錯(cuò)的一種標(biāo)志.由圖可見，共轉(zhuǎn)換點(diǎn)疊加成果揭露展示的Moho界面變化形態(tài)與H-κ掃描疊加結(jié)果基本一致，研究區(qū)內(nèi)Moho界面雖存在一定的起伏和斷錯(cuò)，但是在這些疊加剖面中并未見到Moho界面缺失的現(xiàn)象.不可否認(rèn)的是，受臺(tái)站間距稍大的客觀事實(shí)，偏移疊加得到的地殼結(jié)構(gòu)圖像較為粗略.

剖面AA′(圖8a)自華北克拉通東部，經(jīng)郯廬斷裂帶、下?lián)P子斷塊區(qū)，止于華南褶皺系，剖面長～1000 km.Moho面總體上起伏較緩，呈寬緩的“W”型展現(xiàn).郯廬斷裂帶在～-50 km處通過，導(dǎo)致Moho在剖面方向-100～0 km處發(fā)生陡變暨地殼局部抬升.由圖可見，郯廬斷裂帶兩側(cè)的Moho面埋深發(fā)生了較大的橫向變化，斷裂以北的華北克拉通Moho界面埋藏在～34 km，起伏不大，斷裂以南的揚(yáng)子斷塊區(qū)Moho在～29 km，略有起伏；且郯廬斷裂帶兩側(cè)AH.JAS(安徽嘉山臺(tái))和JS.SH(江蘇泗洪臺(tái))下方Moho面位錯(cuò)明顯，由此揭露了郯廬斷裂帶是一條切割Moho面、深抵上地幔的深大超殼斷裂帶.接收函數(shù)CCP疊加剖面上正的幅度表明間斷面兩側(cè)的速度具有隨深度而遞增的特征，而負(fù)的幅度則恰恰相反，可能對(duì)應(yīng)于地殼內(nèi)的低速帶.AH.JAS(安徽嘉山臺(tái))下方10～20 km深度附近存在明顯的負(fù)振幅異常，噪聲成像結(jié)果(顧勤平，2019)證實(shí)了該深度域范圍確實(shí)存在著S波低速度異常體.華南褶皺系為造山帶隆起區(qū)，其下Moho界面大致呈下凹、加深的趨勢(shì)，符合重力均衡Airy假說，地表淺部質(zhì)量盈余與深部質(zhì)量虧損作用相抵消.

剖面BB′(圖8b)起自華北克拉通東部，經(jīng)魯西隆起、郯廬斷裂帶，終止于蘇魯造山帶，剖面長～400 km；CCP疊加剖面上的～100 km處是郯廬斷裂帶的所在位置.由圖可見，Moho界面在郯廬斷裂帶兩側(cè)發(fā)生了整體位錯(cuò)，錯(cuò)距達(dá)4～7 km.總體上，Moho界面自SE的蘇魯造山帶往NW的華北克拉通有下傾、加深的趨勢(shì).該剖面與附近高分辨率的深地震反射剖面(劉保金等，2015)吻合較好，均體現(xiàn)出了郯廬斷裂帶的斷距位錯(cuò)大、兩側(cè)Moho變化明顯、向西具有下傾加深的趨勢(shì)特征.魯西隆起下方Moho界面埋藏相對(duì)較深，前人(郭震等，2012)在其上方布設(shè)的線性臺(tái)陣通過接收函數(shù)計(jì)算得出其下Moho面深度要比華北盆地及青島淺～5 km、形成屋頂狀隆起，根據(jù)研究區(qū)該處布格重力異常的高值異常分布特征(圖5)及前人的結(jié)果(Zheng et al.，2008；He et al.，2014；Wei et al.，2020；Li et al.，2021)，認(rèn)為本文得出的Moho界面下凹、加深結(jié)論則相對(duì)更為可信.

剖面CC′(圖8c)自下?lián)P子斷塊區(qū)、經(jīng)大別造山帶和郯廬斷裂帶，止于蘇魯造山帶，剖面長～900 km，與郯廬帶的夾角約為～16°；該剖面不僅可以研究郯廬帶對(duì)華北和揚(yáng)子塊體的作用，而且為大別及蘇魯兩大高壓、超高壓變質(zhì)帶的關(guān)系及二者與郯廬斷裂帶的形成和演化關(guān)系等研究提供依據(jù).根據(jù)Airy均衡理論，地殼厚度與地形之間具有正相關(guān)的關(guān)系，即地形山脈越高則Moho面埋藏越深，以使得地殼應(yīng)力處于相對(duì)平衡狀態(tài).剖面控制段的海拔高程與其下方Moho面埋深變化呈鏡像關(guān)系，大別、蘇魯造山帶下方Moho埋藏較深.CCP疊加剖面上最為典型的特征是大別下方Moho面存在下凹現(xiàn)象，該現(xiàn)象在背景噪聲成像速度結(jié)構(gòu)(顧勤平等，2020a)中同樣存在，意味著大別下方地殼經(jīng)歷過強(qiáng)烈的擠壓、縮短及增厚的現(xiàn)象；早期的接收函數(shù)成像結(jié)果(劉啟元等，2005)同樣揭示了該特征.蘇魯造山帶下方Moho也較周緣較深，前人推測(cè)其山根正處于逐漸消亡的過程中，與本文得出的其下方Moho埋藏深度沒有大別造山帶下方深這一特征相吻合.蘇魯和大別高壓-超高壓變質(zhì)帶具有近似一致的Moho結(jié)構(gòu)形態(tài)，支持二者是受郯廬斷裂帶左旋作用力平移錯(cuò)開的結(jié)論.郯廬斷裂帶兩側(cè)Moho界面埋藏深度沒有明顯的變化，一種可能是CCP剖面與郯廬斷裂帶的夾角過小，另一種原因我們推測(cè)是由于后期的火山活動(dòng)對(duì)該區(qū)域的Moho面進(jìn)行了強(qiáng)烈的改造作用，下?lián)P子其中一個(gè)玄武巖發(fā)育分布就在嘉山—六合一帶(徐曦，2016).當(dāng)然，不可否認(rèn)的是，沒有觀測(cè)到Moho面的明顯錯(cuò)位，但這并不能說明真實(shí)沒有斷錯(cuò)特征，也有可能是沿該剖面上的郯廬斷裂帶附近臺(tái)站過于稀疏導(dǎo)致；或是斷裂正、逆兼具多期次活動(dòng)的累積疊加效應(yīng)所致.事實(shí)上，該剖面與其他CCP疊加剖面存在的顯著空間差異也恰恰說明了郯廬斷裂帶沿展布方向其深部結(jié)構(gòu)存在著較為明顯的變化.郯廬斷裂帶下方Moho界面平整的現(xiàn)象也發(fā)生在了合肥盆地接收函數(shù)的成像結(jié)果中(Ye et al.，2019).

圖8 CCP疊加結(jié)果與H-κ掃描疊加結(jié)果對(duì)比示意圖AA′、BB′、CC′、DD′及EE′與圖4A中相對(duì)應(yīng).藍(lán)色反三角形為臺(tái)站所在位置，實(shí)心圓點(diǎn)為H-κ掃描疊加法得到的地殼厚度值.Fig.8 Diagram of CCP stacking results compared with H-κ scan superimposed resultsAA′, BB′, CC′, DD′ and EE′ correspond to those in Fig.4A. The blue inverse triangles are the location of the station, and the solid dots are the crustal thickness value obtained by H-κ scan superposition.

剖面DD′(圖8d)自NW往SE跨越了大別、郯廬斷裂帶、長江中下游成礦平原帶、下?lián)P子斷塊區(qū)，止于華南褶皺系.剖面上Moho界面存在上下劇烈的起伏特征，最顯著、最明顯的特征是郯廬斷裂帶下方Moho界面的巨大位錯(cuò)，從大別下方的～40 km突變到長江中下游成礦帶的～30 km，清晰地展示了郯廬斷裂帶具有切割Moho界面的特征；剖面附近的寬角反射/折射(徐濤等，2014)揭示郯廬斷裂帶下方Moho面存在下凹加深的特征.大別和華南褶皺系之間的Moho界面在橫向上變化較為劇烈，呈非對(duì)稱分塊結(jié)構(gòu)展布，這一劇烈變化特征與地表的隆、凹特征吻合較好，如隆起造山的大別、黃山及華南褶皺系造山帶下方Moho較深，而長江中下游成礦帶及千島湖等平原區(qū)下方Moho埋藏較淺.剖面左側(cè)大別下方的Moho界面形態(tài)上具有向SE傾且下傾加深的特征，郯廬斷裂帶右側(cè)的長江中下游成礦帶亦呈現(xiàn)SE傾并下傾加深的特征，我們推測(cè)長江中下游成礦帶下方存在一條平行于郯廬斷裂帶的幔源、逆沖斷裂帶，由此在剖面上組合構(gòu)成了疊瓦狀構(gòu)造特征，呂慶田等(2014)開展的深地震反射得到了類似的構(gòu)造特征.長江中下游成礦帶在縱向剪切或者壓縮作用力之下發(fā)生膨脹而產(chǎn)生垂向的抬升作用，最終導(dǎo)致Moho界面上隆的形態(tài)特征.

剖面EE′(圖8e)自西向東跨越了魯西隆起西部、魯西隆起、郯廬斷裂帶，終止于膠遼斷塊，該剖面近重合于前人(Chen et al.，2006)的線性臺(tái)陣.首先，Chen等(2006)通過由62個(gè)臺(tái)間距為10 km的流動(dòng)臺(tái)組成的線性臺(tái)陣，采用基于波動(dòng)方程的接收函數(shù)偏移疊加法構(gòu)建了臺(tái)陣下方的Moho界面產(chǎn)狀特征，剖面清晰地展示了郯廬斷裂帶下方Moho面呈隆起狀，本文采用的固定寬頻臺(tái)雖然臺(tái)間距較大(30～50 km)，但仍能將此特征揭露清晰.其次，由圖可見CCP疊加方法得到的結(jié)果和H-κ掃描疊加法得到的結(jié)果較為一致，均將剖面下方近乎“W”型的Moho界面起伏形態(tài)揭露無疑，即自魯西隆起西部、魯西隆起、郯廬斷裂帶至膠遼斷塊分別呈“隆-凹-隆-凹”的形態(tài)特征.綜上所述，本文2種不同方法獲得結(jié)果的一致性以及和前人的結(jié)果(Chen et al.，2006)吻合，共同表明了本文的結(jié)果是可信的.

3 總結(jié)

本文通過搜集郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)包括全國和地方共計(jì)261個(gè)固定寬頻臺(tái)站接收到的地震波形數(shù)據(jù)，采用P波接收函數(shù)H-κ疊加方法計(jì)算得到了臺(tái)站下方的地殼厚度和平均波速比的分布圖，并采用CCP共轉(zhuǎn)換點(diǎn)疊加法揭示了研究區(qū)Moho界面的延伸和起伏形態(tài)特征.總結(jié)如下：

(1) 研究區(qū)各個(gè)臺(tái)站獲得的P波接收函數(shù)較為復(fù)雜，呈現(xiàn)出該區(qū)域獨(dú)有的特征.直達(dá)P波及接收函數(shù)中Moho面的一次轉(zhuǎn)換波Ps震相清晰，多數(shù)臺(tái)站下方Moho面的多次轉(zhuǎn)換波PpPs明晰.研究區(qū)內(nèi)個(gè)別臺(tái)站如江西高安臺(tái)下方存在殼內(nèi)分界面，該界面能夠通過改變殼內(nèi)平均P波速度后采用H-κ疊加法獲得，但是，該殼內(nèi)分界面在研究區(qū)內(nèi)的存在并不具普遍性.

(2) 研究區(qū)的Moho界面起伏變化明顯，埋深在27～40 km范圍內(nèi)變化，平均深度在～34 km，淺于全球陸殼平均厚度39.2 km，最厚位于大別造山帶，結(jié)合前人的結(jié)果(Laske et al.，2013)來看最薄可能位于南黃海海域.總體上以郯廬斷裂帶為界，Moho面埋深呈現(xiàn)出東薄西厚的分布特征.研究區(qū)內(nèi)Moho結(jié)構(gòu)受郯廬斷裂帶的控制作用較為明顯，郯廬東側(cè)的Moho面相對(duì)低值等值線具有與斷裂展布一致的NNE-SSW向空間分布規(guī)律.Moho面跨郯廬斷裂帶呈現(xiàn)出明顯的分界特征，表明它是一條切穿Moho界面、深抵上地幔的深大超殼斷裂帶.

(3) 研究區(qū)地殼泊松比主要在0.15～0.32間變化，平均泊松比為0.24，略低于全球陸殼平均泊松比0.27和中國陸殼0.249的平均泊松比值.然而，較大的泊松比浮動(dòng)范圍意味著研究區(qū)地殼物質(zhì)具有橫向非均勻性及物質(zhì)組成的復(fù)雜性.沿郯廬斷裂帶展布著一條NNE-SSW方向的泊松比高值異常帶，推測(cè)是鎂鐵質(zhì)基性巖漿沿構(gòu)造薄弱帶郯廬斷裂帶上涌至地殼導(dǎo)致泊松比升高，亦或是幔源高溫高壓的熱物質(zhì)侵入殼內(nèi)而引起S波衰減較快，最終導(dǎo)致了泊松比升高.

(4) 通過CCP疊加法獲得了5條剖面控制段下方Moho速度間斷面的延伸和展布特征，對(duì)比發(fā)現(xiàn)CCP疊加法對(duì)Moho界面的刻畫與H-κ疊加法求得的地殼厚度結(jié)果具有較好的一致性.CCP疊加剖面表明郯廬斷裂帶不僅是揚(yáng)子斷塊區(qū)和華北塊體的分界斷裂，更是一條切割Moho面、深抵上地幔的深大超殼斷裂帶，錯(cuò)距達(dá)4～7 km.個(gè)別剖面未能展示郯廬切割Moho的特征，一種可能是剖面與斷裂夾角過小，另一可能是郯廬斷裂帶自身特征存在一定的空間差異性，即郯廬斷裂帶包括正、逆兼具的多期活動(dòng)導(dǎo)致局部地段的累計(jì)位錯(cuò)量不明顯.蘇魯和大別高壓-超高壓變質(zhì)帶具有近似一致的Moho結(jié)構(gòu)形態(tài)，支持二者是受郯廬斷裂帶左旋作用力平移錯(cuò)開的觀點(diǎn).

(5) 研究區(qū)Moho埋深和殼內(nèi)平均泊松比存在反相關(guān)的關(guān)系.Moho面埋深和地表地形地貌呈鏡像關(guān)系，即山地隆起區(qū)Moho面埋藏較深，而平原或者盆地區(qū)Moho面埋深則較淺.Moho埋深等值線分布特征和研究區(qū)布格重力異常對(duì)應(yīng)良好，重力低值極值處的大別造山對(duì)應(yīng)Moho面埋藏最深的地方.

致謝感謝美國圣路易斯大學(xué)朱露培教授提供的H-κ和CCP程序包.制圖采用SAC(Seismic Analysis Code)軟件(http:∥ds.iris.edu/ds/nodes/d-mc/forms/sac/)和美國夏威夷大學(xué)Paul Wessel和Walter H. F. Smith提供的GMT軟件(Wessel and Smith，1991).感謝中國地震局地球物理研究所“國家數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心(doi:10.11998/SeisDmc/SN)”以及研究區(qū)內(nèi)各省、市縣臺(tái)網(wǎng)提供連續(xù)波形數(shù)據(jù).四川省地震局易桂喜研究員給予了指導(dǎo)；多次和新疆維吾爾自治區(qū)地震局唐明帥正研級(jí)高級(jí)工程師及中國自然資源航空物探遙感中心徐曦博士交流，在此表示感謝.