中國(guó)東北地區(qū)位于西太平洋板塊俯沖帶弧后區(qū)域，受俯沖作用影響明顯，同時(shí)其內(nèi)部又存在多個(gè)微陸塊的相互作用，導(dǎo)致該區(qū)具有復(fù)雜的巖石圈結(jié)構(gòu)和深部地學(xué)特征。通過(guò)整合東北地區(qū)近年來(lái)豐富的區(qū)域地震及全球遠(yuǎn)震資料，對(duì)該區(qū)開(kāi)展深部地震各向異性研究，尤其是具有更好縱向分辨能力的P波各向異性研究，將有利于進(jìn)一步解答該區(qū)巖石圈變形、深部地幔動(dòng)力學(xué)特征，以及板內(nèi)火山成因等關(guān)鍵地球科學(xué)問(wèn)題。

中國(guó)地震局地球物理研究所吳建平研究員團(tuán)隊(duì)利用334個(gè)固定和流動(dòng)地震臺(tái)站記錄的區(qū)域地震和遠(yuǎn)震事件的高質(zhì)量走時(shí)數(shù)據(jù)，獲得了中國(guó)東北地區(qū)地殼至上地幔范圍的三維P波各向異性圖像。在上地殼，松遼盆地中部顯示出近東西向的方位各向異性快波速度方向（FVD），它被沿盆地邊緣環(huán)形的FVD所包圍。東西向FVD可能反映了在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力控制下上地殼微裂隙或破裂的定向排列。在下地殼中，沿郯廬斷裂帶存在NE-SW向FVD和顯著低速異常，推測(cè)斷裂帶下地殼部分存在沿NE-SW向的韌性變形或粘性物質(zhì)流動(dòng)。研究區(qū)域大部分地區(qū)上地幔頂部的FVD主要表現(xiàn)為NNW-SSE至N-S向，可能反映了古太平洋板塊俯沖引起的地幔巖石圈古老變形。在大興安嶺下方100公里深處顯示出高速異常和NE-SW向FVD，可能反映出古老的巖石圈遺跡。在深部上地幔，FVD主要為NW-SE向，與SKS分裂測(cè)量結(jié)果一致，推斷與東亞下方間歇后退的滯留太平洋板塊導(dǎo)致的地幔流動(dòng)有關(guān)。在中國(guó)東北部長(zhǎng)白山和其他板內(nèi)火山下方，大地幔楔中存在顯著的低VP異常，表明這些火山是由地幔楔中的濕熱上升流引起的，與西太平洋板塊的深俯沖和脫水密切相關(guān)。

圖1  中國(guó)東北地區(qū)P波各向異性分布圖

圖2 中國(guó)東北地區(qū)各向同性P波速度擾動(dòng)垂直剖面圖

研究的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在：1. 聯(lián)合區(qū)域地震及遠(yuǎn)震資料，應(yīng)用地震體波各向異性走時(shí)層析成像技術(shù)，獲得了中國(guó)東北地區(qū)深至上地幔轉(zhuǎn)換帶的高分辨率三維P波方位各向異性分布圖像；2. 東北地區(qū)巖石圈內(nèi)部顯著的非均勻各向異性特征揭示了該地區(qū)復(fù)雜的介質(zhì)變形，并在很大程度上受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及深大斷裂帶的控制；3. 西太平洋板塊深俯沖對(duì)深部地幔物質(zhì)流動(dòng)產(chǎn)生了重要影響；板片脫水引起地幔楔中的濕熱上升流可能是該區(qū)板內(nèi)火山活動(dòng)的主要誘因。

本研究通過(guò)聯(lián)合東北地區(qū)區(qū)域近震與遠(yuǎn)震資料，獲得了該區(qū)深至地幔轉(zhuǎn)換帶的三維P波方位各向異性結(jié)果。研究成果揭示了東北地區(qū)復(fù)雜的巖石圈變形與深部地幔動(dòng)力學(xué)特征，進(jìn)一步解答了該區(qū)地震與火山活動(dòng)的深部機(jī)理及成因等問(wèn)題。研究認(rèn)識(shí)將為區(qū)域斷裂活動(dòng)性、地震與火山危險(xiǎn)性研判等防災(zāi)減災(zāi)工作提供新的科學(xué)依據(jù)。

研究成果2022年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Geophysical Journal International》（SCI），受“中國(guó)地震局地質(zhì)研究所國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站研究課題（NORSCBS20-07）”與“日本學(xué)術(shù)振興會(huì)研究基金項(xiàng)目（19H01996）”共同資助。

【作者簡(jiǎn)介】

賈若，男，1989年生，博士。2016年-2020年，就讀于中國(guó)地震局地球物理研究所，固體地球物理學(xué)專業(yè)，師從吳建平研究員。主要從事的研究方向有，地震學(xué)成像理論及應(yīng)用、地震各向異性，地震活動(dòng)性研究等。