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广州地化所揭示东亚大地幔楔对流的东西分异结构

来源：花匠小妙招时间：2025-06-16 09:35

　　西太平洋板块沿日本-伊豆-小笠原-马里亚纳海沟西向东亚大陆俯冲，并滞留在地幔过渡带的下部，滞留板片之上的地幔被称为大地幔楔（BMW）。东亚大地幔楔自白垩纪以来对东亚的板内火山，深源地震，克拉通破坏，乃至东亚大陆边缘的演化产生了深远影响，但是对大地幔楔动力学模式的认识还不足。
　　近日，中国科学院广州地球化学研究所博士生梁戌然在日本东北大学赵大鹏教授和徐义刚院士指导下，利用位于中日韩三国共计2388个地震台站记录到的10280个近震和8988个远震，对东亚大地幔楔进行三维高分辨率的地震波各向异性层析成像，结果显示在郯庐断裂带东西两侧大地幔楔的P波速度，各向异性结构截然不同。结合地表地质学证据，针对大地幔楔东西分异的结构提出了一种可能的对流模式：在日本海西北部，朝鲜半岛下方（东大地幔楔，E-BMW）存在一个湿热物质的上升流。在松辽盆地和华北盆地下方（西大地幔楔，W-BMW）存在一个较冷地幔物质的下降流。在郯庐断裂带下方（东西大地幔楔的交接区域）存在一个NW-SE向的水平流。
　　该对流模型将地球物理成像结果和地质学相结合，将东北亚地区地质学特征和大地幔楔动力学结构结合在一起。例如大地幔楔东侧的上升流和大型板内火山（长白山和Ulleung火山），一些深源大地震（深度大于600 km，震级大于7级）相联系，大地幔楔西部的下降流和一系列克拉通盆地异常的构造沉降及其火山的时空迁移规律相联系。研究还指出，郯庐断裂带不仅仅是一条地表的断裂带，还可能是东亚大地幔楔内部的一条重要的动力学分界线。
　　该成果于近日发表在地球物理权威学术期刊《Geophysical Research Letters》上，该研究受国家自然科学基金（NO. 41688103, 42106066），中国科学院先导专项（XDB18000000），南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)（NO. GML2019ZD0202）等项目的联合资助。
　　论文信息：Liang, X. Zhao, D., Xu, Y.-G., & Hua, Y. (2022) Anisotropic tomography and dynamics of the big mantle wedge. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097550.