利用不同地理位置的地震台网记录的内核震相进一步约束地球最内核的结构和物性

The seismic anisotropy of the earth’s innermost inner core has made breakthrough progress in recent years. The innermost inner core shows obviously different anisotropy from outer inner core. Similar to former research employing the data provided by China Earthquake Administration, this work will further study anisotropy of the earth’s innermost inner core by calculating PKIIKP-PKIKP relative differential travel time using seismic network located on North/South America continents, which might provide new constrains to anisotropy of the Earth’s innermost inner core. More than that, this project will also further confirm the anomaly appearances of PKIIKP/PKIKP amplitude ratio using the same data, analyzing their physical implication, as well as obtaining the attenuation characteristic of the Earth’s innermost inner core and trying to obtain fine structure in the innermost inner core. The results should deepen our understanding of the formation and evolution of the Earth.

地球最内核的各向异性研究近年来取得了突破性研究进展，得到了明显不同于内核外层的各向异性特征。本课题在前期利用中国台网进行前期研究的基础上，进一步利用美洲台网资料，根据PKIIKP波和PKIKP波的相对到时差结果约束地球最内核的各向异性特征，提供对地球最内核各向异性图像的新约束。不仅如此，针对本课题前期研究中发现PKIIKP波和PKIKP波振幅比存在异常的现象，利用美洲台网的资料进一步确认异常的存在性及物理意义，研究地球最内核的衰减特性，探讨地球最内核是否存在细结构。新的研究结果将有可能加深对地球形成及演化的认识。

为了研究地球内核的物性及结构，本课题基于中国东部地区CEA台站所记录到的来自南美地区发生的地震事件数据以及USArray 和委内瑞拉台网所记录到的印度尼西亚地区发生的地震事件数据，利用内外核边界一次反射的PKIIKP波和穿过内核的PKIKP波的到时差来对地球最内核的结构进行约束，并寻找到7个震中距大于170°且地震数据质量较高的事件进行分析。通过分别对这7个事件数据进行叠加处理，利用PKIIKP-PKIKP波到时差与理论模型PREM的PKIIKP-PKIKP波的到时差进行比较，进一步确认地球最内核的慢轴并不是沿着赤道平面，而是与赤道平面呈一定夹角。同时，我们对地震震相PKIIKP1/PKIKP波的振幅比和PKIIKP2/PKIKP波的振幅比进行计算，发现在176.5-178°震中距范围内的PKIIKP1/PKIKP波的振幅比和PKIIKP2/PKIKP波的振幅比出现异常，为了确定产生该异常的原因，分别对对台站下方的壳幔结构，震源区的壳幔结构及地球内核结构对PKIIKP1/PKIKP波的振幅比及PKIIKP2/PKIKP波的振幅比的影响进行分析对比，然而，为了确认台站下方浅层结构的影响，我们对台站下方的水平最大主应力方向及速度结构进行研究，即有限频层析成像反演和双平面波层析成像反演，其结果均显示，在台站下方不存在环形的各向异常结构，从而进一步论证了产生PKIIKP1/PKIKP波的振幅比及PKIIKP2/PKIKP波的振幅比异常的原因只可能来自地球最内核结构。进而，推测在地球内核半径100km处存在一个40km左右厚的高衰减层。本研究为进一步研究地球最内核的结构与物性特征奠定了坚实的工作基础。同时对于认识地球内核以及更好的理解地球的形成及演化历史提供了帮助。