華北克拉通上地幔P波速度及徑向各向異性結構

　　華北克拉通不僅有被破壞的東部塊體，還有基本保持穩定的西部塊體，它是研究大陸形成與演化的最佳場所。因此，華北克拉通地區的地下結構和地球動力學特征等一直是地球科學研究的熱點問題之一。

　　中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理實驗室副研究員王建與日本東北大學教授趙大鵬合作，發展了一種P波各向異性層析成像新方法，在探測地球內部現今速度結構的同時，能夠獲取三維各向異性結構，進而可以研究地球內部介質巖性及動力學等信息。他們將該新方法應用到中國華北克拉通地區，首次給出了該地區上地幔的P波徑向各向異性結構模型（圖1）。

　　通過對速度及各向異性結構進行全面分析，他們得出了以下幾點研究認識：(1)鄂爾多斯巖石圈地幔表現為高速異常以及負的徑向各向異性，且一直從地表延伸至大約300公里深度，鄂爾多斯巖石圈地幔可能保留了其在太古代甚至更早形成時期的各向異性結構，并且其可能是通過高程度的熱上涌或地幔柱熔融發生垂向生長而形成；(2)青藏高原東北緣上地幔物質（正的徑向各向異性的低速異常）的擠出受到了鄂爾多斯巖石圈（負的徑向各向異性的高速異常）的阻擋；(3)中部造山帶上地幔中的低速異常延伸至大約200公里深度，表現出正的徑向各向異性，這可能是由于華北克拉通東、西部巖石圈厚度差異引起中部的上升流變成水平運動，也可能是因為此上升流中含水導致C型橄欖石晶體優勢排列而引起；(4)華北東部上地幔250-400km深度上存在著高速異常，表現為負的徑向各向異性，與鄂爾多斯巖石圈地幔性質相似，其可能是被破壞的太古代克拉通巖石圈地幔（如圖2紅箭頭所示）；(5)華北東部地幔過渡帶內存在高速異常且表現出正的徑向各向異性，其可能是西太平洋板塊（如圖2黑箭頭所示）。

　　該研究成果近期發表在國際期刊Geochemistry, Geophysics, Geosystems上（Wang et al. P wave radial anisotropy tomography of the upper mantle beneath the North China Craton. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2014, 15: 2195–2210）。

　　圖1 反演得到的37度緯度上的剖面P波速度異常(a)及徑向各向異性(b)分布。（正的徑向各向異性表示P波水平速度>垂向速度；負的徑向各向異性表示P波垂向速度>水平速度）

　　圖2 兩個深度上P波速度異常及徑向各向異性分布