廣州地化所揭示東亞大地幔楔對流的東西分異結構
文章來源：廣州地球化學研究所 | 發布時間：2022-03-16
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西太平洋板塊沿日本-伊豆-小笠原-馬里亞納海溝西向東亞大陸俯沖，并滯留在地幔過渡帶的下部，滯留板片之上的地幔被稱為大地幔楔（BMW）。東亞大地幔楔自白堊紀以來對東亞的板內火山，深源地震，克拉通破壞，乃至東亞大陸邊緣的演化產生了深遠影響，但是對大地幔楔動力學模式的認識還不足。
近日，中國科學院廣州地球化學研究所博士生梁戌然在日本東北大學趙大鵬教授和徐義剛院士指導下，利用位于中日韓三國共計2388個地震臺站記錄到的10280個近震和8988個遠震，對東亞大地幔楔進行三維高分辨率的地震波各向異性層析成像，結果顯示在郯廬斷裂帶東西兩側大地幔楔的P波速度，各向異性結構截然不同。結合地表地質學證據，針對大地幔楔東西分異的結構提出了一種可能的對流模式：在日本海西北部，朝鮮半島下方（東大地幔楔，E-BMW）存在一個濕熱物質的上升流。在松遼盆地和華北盆地下方（西大地幔楔，W-BMW）存在一個較冷地幔物質的下降流。在郯廬斷裂帶下方（東西大地幔楔的交接區域）存在一個NW-SE向的水平流。
該對流模型將地球物理成像結果和地質學相結合，將東北亞地區地質學特征和大地幔楔動力學結構結合在一起。例如大地幔楔東側的上升流和大型板內火山（長白山和Ulleung火山），一些深源大地震（深度大于600 km，震級大于7級）相聯系，大地幔楔西部的下降流和一系列克拉通盆地異常的構造沉降及其火山的時空遷移規律相聯系。研究還指出，郯廬斷裂帶不僅僅是一條地表的斷裂帶，還可能是東亞大地幔楔內部的一條重要的動力學分界線。
該成果于近日發表在地球物理權威學術期刊《Geophysical Research Letters》上，該研究受國家自然科學基金，中國科學院先導專項，南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)等項目的聯合資助。
論文信息：Liang, X. Zhao, D., Xu, Y.-G., & Hua, Y. (2022) Anisotropic tomography and dynamics of the big mantle wedge. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097550.
