Pn波通常是区域范围内的初至震相，该震相的传播涉及Moho界面的折射和上地幔顶部P波速度梯度等影响。Pn波的到时和振幅信息可用于研究震源特性，或建立上地幔顶部速度、衰减和各向异性等图像，提供对上地幔顶部物质组成、温压状态等的地震学约束。有关Pn速度和各向异性的研究已经取得长足的进展。但是，由于Pn波几何扩展与衰减耦合在一起，分离起来非常困难，从而影响了对衰减的研究。

地质地球所地球深部结构与过程研究室赵连锋副研究员及其合作者利用朝鲜核爆的观测资料（图1），研究了Pn波的几何扩展和衰减，建立了一种分离Pn波几何扩展和衰减的非线性优化方法（图2），获得了中国东北和朝鲜半岛地区与频率相关的对数域抛物线型Pn波几何扩展模型（图3）。以高质量的朝鲜核爆资料为基础，建立了中国东北和朝鲜半岛地区宽频带高分辨率的上地幔顶部P波衰减模型（图4）。此外，他们还建立了一种2D上地幔顶部Pn波衰减层析成像方法。他们通过比较，发现第四纪火山分布与上地幔顶部P波的强烈衰减区相对应。大陆岩石圈与海洋岩石圈无论在地震波速度还是地震衰减，都存在明显的差异。 

图1 朝鲜核试验场（红色五角星）和地震观测台站分布，包括中国国家地震台网的台站（倒三角）、全球地震台网的台站（实心园点）、韩国流动地震台站（方块）、东北地震测深的流动台站（空心圈）和日本F-NET台网的台站（正三角）

图2 基于模型优化得到的Pn波振幅理论值与实际观测值的比较

图3 Pn波几何扩展模型。(a) 2.1 Hz和(b) 9.1 Hz Pn波几何扩展函数随震中距的变化，(c) 500 km和(d) 1200 km Pn波几何扩展函数随频率的变化。其中实线表示中国东北和朝鲜半岛地区的Pn波几何扩展模型，虚线是用于比较的理论预测模型

图4 中国东北和朝鲜半岛地区上地幔顶部P波衰减成像模型。(a) 单频率3.0 Hz和(b) 宽频带2.0-10.0 Hz 上地幔顶部P波Q值模型， (c) 3.0 Hz的射线覆盖，蓝色和粉色线条分别为单台和双台路径，(d) 2.0° ´ 2.0°分辨率检测板测试

    该研究结果近期发表在国际知名地学期刊Journal of Geophysical Research 上(Zhao et al. Pn wave geometrical spreading and attenuation in Northeast China and the Korean Peninsula constrained by observations from North Korean nuclear explosions, Journal of Geophysical Research, 2015, 120, doi:10.1002/2015JB012205)。

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