本尼奥夫剖面的局限性及其地震层析证据

Seisman

（2011.11.19 初稿）

地震地热说认为，本尼奥夫剖面只能存在于地震柱内部，相邻地震柱的本尼奥夫剖面无法横向沟通。本文展示2个地震层析证据加以说明。

我的一位同事是在校大学生，他从学校得到的印象是“本尼奥夫带”围绕环太平洋一圈。其实非也。本尼奥夫剖面只能存在于地震柱内部，纵看似乎可以成带，但在地球上只是一个点或者一条短线。环太平洋一圈包括一级地震柱和二级地震柱只有20来个，也就只有20来个点而已。

两个证据表明，本尼奥夫剖面是有宽度制约的，不宜无限制地加以横向扩展，夸大其作用。

1. Guoming Jiang等（2009）在《Seismic tomography of the Pacific slab edge under Kamchatka》一文中给出勘察加地区的地震层析图像的扫描细节。Jiang等在勘察加地区布置了14个垂直断面进行地震层析扫描，其中北西走向的断面8个，北东走向的断面6个，如图1所示。北西走向和北东走向断面的扫描结果分别见图2和图3。图2和图3中的蓝色色块为P-波的高速异常区。

值得注意的是，14个扫描断面中，唯有北西走向的断面B-B’和C-C’扫描到了本尼奥夫剖面的P-波高速异常区图像，其余断面均没有明显的显示。由图1我们知道，只有这两个断面是顺着鄂霍次克海地震柱的倾斜走向而且是横穿地震柱的（见鄂霍次克海地震柱的地震层析图像依据）。

因此可以说，本尼奥夫剖面是有宽度限制的，而且只能存在于地震柱之内。

附记：作者很赞赏Jiang等在勘察加地区的工作方法。如果用同样的方法来对勘察加以南至台湾地段扫描，或许能得到很好的结果。因为这个地段地震柱林立，如同云南的石林一般（见中国珲春地震柱的地震层析依据，图2），单以断面结果而论，很容易造成某些假象。

图1  图2-3中垂直剖面的位置。

白色和黑色三角形分别显示休眠火山或活火山。

（据Jiang等，2009，文字说明译自图中）

图2 本文得到的P-波速度垂直剖面图像。

剖面位置如图4所示。红色和蓝色分别表示慢速或快速。

黑色三角形和红色三角形分别显示30km宽度内的休眠火山或活火山。

圆点表示30km宽度内的地震震中，白点据IRIS网页，

黑点据Engdahl等（1998），或许更准确些。

三条虚线分别表示莫霍面、410公里和660公里的间断面。

速度扰动尺度显示在图的底部。

（据Jiang等，2009，文字说明译自图中）

图3 同图3的说明但显示的是沿I-I′到N-N′断面的（见图1）。

白点和黑点为20km宽度内的地震。

（据Jiang等，2009，文字说明译自图中）

2. 郑洪伟等（2007）在《印度板块岩石圈地幔向北俯冲到羌塘地体之下的远震 P波层析成像证据》一文中对青藏高原的羌塘地区布置2个相交叉的A-B、C-D垂直断面做地震层析扫描，结果如图4和图5所示。图4和图5中的蓝色色块为P-波速度的高速异常区。

郑洪伟等的结果表明，2个相互斜的断面，一个似乎找到了本尼奥夫剖面，一个则没有。这里的最大震源不到100km，没有中、深源地震活动，而且图4和图5在100km深度以下P-波速度的异常水平很低，与周边的反差是很小的（文章作者没有给出P-波速度异常的均方差）。看来，在没有中、深源地震活动的地方寻找本尼奥夫剖面，恐怕只能是碰巧了。

图4 青藏高原的羌塘地区A-B断面地震层析扫描结果

（据郑洪伟等，2007）

图5 对青藏高原的羌塘地区C-D断面地震层析扫描结果

（据郑洪伟等，2007）

参考文献：

Guoming Jiang, Dapeng Zhao,Guibin Zhang. Seismic tomography of the Pacific slab edge under Kamchatka. Tectonophysics 465(2009),p190–203

郑洪伟，李廷栋，高锐，等. 印度板块岩石圈地幔向北俯冲到羌塘地体之下的远震 P波层析成像证据. 地球物理学报，2007，Vo1.50，No.5，p.1418-1426.