華北克拉通自中生代以來，受板內(nèi)構(gòu)造作用影響，發(fā)生了大規(guī)模構(gòu)造變形、盆地形成和巖漿活動，原本穩(wěn)定的克拉通結(jié)構(gòu)遭受破壞。巖石圈地幔的化學(xué)組分與熱結(jié)構(gòu)控制著黏度、密度和強(qiáng)度等關(guān)鍵物理性質(zhì)，是理解巖石圈減薄和改造程度的重要依據(jù)。盡管已有大量關(guān)于華北克拉通巖石圈地幔減薄與破壞的研究，但由于深部熱化學(xué)結(jié)構(gòu)信息有限，從古老難熔地幔轉(zhuǎn)變?yōu)楦患偷蒯５母脑鞕C(jī)制仍缺乏清晰認(rèn)識。

中國地震局地球物理研究所楊曉瑜博士與李永華研究員聯(lián)合荷蘭特文特大學(xué)Juan Carlos Afonso教授，基于瑞利面波頻散（相速度8–200s、群速度8–145s周期）、大地水準(zhǔn)面高度、絕對高程及地表熱流數(shù)據(jù)，利用非線性概率反演方法揭示華北克拉通巖石圈地幔的高分辨率熱化學(xué)結(jié)構(gòu)及其破壞機(jī)制（圖1）。結(jié)果顯示，克拉通不同構(gòu)造單元的巖石圈熱化學(xué)結(jié)構(gòu)存在顯著差異（圖2）：西部具有厚度超過150km的巖石圈根，地幔成分高度虧損（Mg# ~90–92），表明古老巖石圈根保存完整；中、東部巖石圈相對較?。?lt;100km），地幔組分趨于富集，證實這些區(qū)域經(jīng)歷了強(qiáng)烈的巖石圈改造。

研究揭示了華北克拉通中、東部的改造機(jī)制存在本質(zhì)差異：東部地區(qū)巖石圈地幔整體呈低Mg#特征（~88.5–90），暗示原有的克拉通根部發(fā)生拆沉，并被軟流圈來源的新生富集地幔所取代；中部地區(qū)則呈現(xiàn)虧損與富集地幔（Mg# ~88.5–91.5）的顯著共存，表明該區(qū)域保留了部分古老的Archon型地幔，同時遭受了深部熔體/流體沿薄弱通道上涌注入的化學(xué)改造，即由強(qiáng)烈虧損的古老地幔與不同厚度的新生富集地幔共同組成（圖3）。

圖1 聯(lián)合反演多種地球物理數(shù)據(jù)的擬合情況

圖2 熱巖石圈厚度（a）及巖石圈地幔平均Mg#（b）

圖3 研究區(qū)深部結(jié)構(gòu)及地幔過程示意圖

研究成果發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Tectonophysics》（Yang Xiaoyu, Li Yonghua, Juan Carlos Afonso, Distinct destruction mechanism in the North China Craton: Insight from high-resolution thermochemical structure, Tectonophysics, 2026, 921, 231042, https://doi.org/10.1016/j.tecto.2025.231042）。本研究受國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項目（U1839210）、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（42304100）、國家自然科學(xué)基金面上項目（42274080）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項（DQJB21K46）共同資助。

【作者簡介】

第一作者：楊曉瑜，中國地震局地球物理研究所助理研究員，主要從事地球物理聯(lián)合反演、殼幔結(jié)構(gòu)成像、巖石圈熱化學(xué)結(jié)構(gòu)等研究工作。E-mail: yangxiaoyu@cea-igp.ac.cn

通訊作者：李永華，中國地震局地球物理研究所研究員，主要從事地震深部孕震環(huán)境與地震機(jī)理等研究工作。E-mail: liyh@cea-igp.ac.cn