华北克拉通上地幔P波速度及径向各向异性结构

　　华北克拉通不仅有被破坏的东部块体，还有基本保持稳定的西部块体，它是研究大陆形成与演化的最佳场所。因此，华北克拉通地区的地下结构和地球动力学特征等一直是地球科学研究的热点问题之一。

　　中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理实验室副研究员王建与日本东北大学教授赵大鹏合作，发展了一种P波各向异性层析成像新方法，在探测地球内部现今速度结构的同时，能够获取三维各向异性结构，进而可以研究地球内部介质岩性及动力学等信息。他们将该新方法应用到中国华北克拉通地区，首次给出了该地区上地幔的P波径向各向异性结构模型（图1）。

　　通过对速度及各向异性结构进行全面分析，他们得出了以下几点研究认识：(1)鄂尔多斯岩石圈地幔表现为高速异常以及负的径向各向异性，且一直从地表延伸至大约300公里深度，鄂尔多斯岩石圈地幔可能保留了其在太古代甚至更早形成时期的各向异性结构，并且其可能是通过高程度的热上涌或地幔柱熔融发生垂向生长而形成；(2)青藏高原东北缘上地幔物质（正的径向各向异性的低速异常）的挤出受到了鄂尔多斯岩石圈（负的径向各向异性的高速异常）的阻挡；(3)中部造山带上地幔中的低速异常延伸至大约200公里深度，表现出正的径向各向异性，这可能是由于华北克拉通东、西部岩石圈厚度差异引起中部的上升流变成水平运动，也可能是因为此上升流中含水导致C型橄榄石晶体优势排列而引起；(4)华北东部上地幔250-400km深度上存在着高速异常，表现为负的径向各向异性，与鄂尔多斯岩石圈地幔性质相似，其可能是被破坏的太古代克拉通岩石圈地幔（如图2红箭头所示）；(5)华北东部地幔过渡带内存在高速异常且表现出正的径向各向异性，其可能是西太平洋板块（如图2黑箭头所示）。

　　该研究成果近期发表在国际期刊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）。

　　图1 反演得到的37度纬度上的剖面P波速度异常(a)及径向各向异性(b)分布。（正的径向各向异性表示P波水平速度>垂向速度；负的径向各向异性表示P波垂向速度>水平速度）

　　图2 两个深度上P波速度异常及径向各向异性分布