地球深部410km和660km間斷面作為地幔轉換帶的上下邊界，其準確的起伏與界面阻抗差特征是約束地幔熱化學狀態（溫度、物質成分等）的重要參數，對地幔動力學研究有重要科學意義。PP/SS（地球表面反射波）及其前驅波（地球內部界面反射波）方法（圖1），其反射點位置分布可有效采樣全球海洋區域，在全球地幔間斷面特征研究中得以廣泛應用。然而近地表結構可導致該方法中參考震相PP和SS的復雜化，進而造成地幔間斷面測量結果出現偏差。
在繼揭示PP前驅波方法準確測定地幔間斷面參數（Zhou et al., 2020）之后，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員徐敏團隊聯合南方科技大學陳曉非院士以及新墨西哥大學張涵博士等，發展了快速、準確的SS及其前驅波波形正演算法，定量探討了全球近地表復雜結構對SS及其前驅波的走時差和振幅比影響（圖2）。
研究發現地殼厚度主要影響走時差，對振幅比影響較小。沉積層的影響表現在復雜的SS波形，降低了震相拾取的準確性。研究人員發現在海陸過渡區域等沉積層分布廣泛的位置，近地表復雜結構導致的走時差異常最高可達8 s，振幅比偏差可達40%。論文同時探討了三維地殼結構對該方法的影響。
研究成果可為SS前驅波研究提供可靠的校正模型，以獲得更準確的間斷面參數。
相關成果發表于國際地學期刊《地球物理研究雜志-固體地球》（JGR：Solid Earth）和國內期刊《地球物理學報》。碩士生王培鋒（現在香港中文大學攻讀博士學位）為論文第一作者，助理研究員周勇為通訊作者。
本研究獲得國家自然科學基金、南方海洋科學與工程廣東省實驗室、中國科學院邊緣海與大洋地質重點實驗室開放基金等的聯合支持。
相關論文信息：（1）Wang, P., Zhou, Y., Xu, M., Zhang, H., Chen, X., & Guo, L. (2022). Investigation of effects of near-surface complexities on measurement of mantle discontinuity using SS and its precursors. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 127, e2022JB024485. https://doi.org/10.1029/2022JB024485.
（2）王培鋒，周勇，徐敏.（2022）．基于傳播矩陣法改進的SS及其前驅波合成算法．地球物理學報，65（10）：3900-3911，doi:10.6038/cjg2022P0649.
（3）Zhou, Y., Chen, X., Yuen, D., & Xu, M. (2020). Effects of Near‐surface Complexities on Differential Traveltimes and Amplitude Ratios between PP and Its Precursors. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125(8), 1–12. https://doi.org/10.1029/2019jb019139
圖1 SS及其前驅波射線路徑示意
圖2 全球尺度SS及其前驅波到時差校正模型
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