????地幔柱-巖石圈的相互作用以及被動大陸伸展作用是調控陸內火山活動與巖石圈演化的關鍵機制，二者協同作用對巖石圈改造和火山活動的影響仍需深入探討。雷瓊火山區位于華南陸塊南部被動伸展陸緣，作為晚新生代火山活動強烈的熱點，分布有數百火山錐和噴發口。地球物理成像顯示雷瓊火山區下方低速異常可自地幔深部延伸至地幔淺部，但現有研究受觀測系統局限，難以精細刻畫巖石圈厚度、地殼熔融和巖漿系統，導致對地幔柱-巖石圈相互作用以及區域伸展特征的認識存有爭議。例如，此前報道深地震測深顯示雷州半島南部和海南島北部存在地殼減薄，而接收函數分析結果顯示為輕微增厚；上地幔的低速異常和殼內低電阻率層暗示存在熔融區域，但缺乏橫向分辨。

?針對這些問題，中國科學院廣州地球化學研究所的博士后張周與其合作導師鄧陽凡研究員、徐義剛研究員及李鑫副研究員，聯合中國科學院南海海洋研究所張錦昌研究員，利用課題組新近布設的GIG-LZ寬頻帶地震臺陣，結合中國地震局在海南島上的部分固定臺站(圖1)，通過基于P波和S波接收函數的多種分析方法，揭示了雷瓊火山區具有薄的、高Vp/Vs比值和高熔體分數的地殼屬性，全區巖石圈厚度自內陸向海南島具有逐漸減薄的特征。文章主要結論如下：

?(1) P波接收函數波形疊加結果顯示雷瓊火山區地殼厚度約24.5 公里，較華南陸塊內部和海南島北部(~28 公里)略薄。Vp/Vs比值達到1.85，高于區域平均值1.76和全球元古代地殼典型值1.73。高的Vp/Vs無法僅用巖性解釋，指示地殼存在部分熔融。本研究基于Gassmann方程考慮三種熔融場景(花崗巖-流紋巖、閃長巖-安山巖、鎂鐵質麻粒巖-玄武巖)估算研究區平均熔體分數約為4.5 vol%，在雷瓊火山區內部可達7.0 vol%。假設初始地殼厚度為30 公里，雷瓊火山區的伸展因子為1.33(區域平均約為1.23)，這與典型的伸展大陸邊緣相當，火山區的高伸展量可能促進了巖漿的上升以及雷瓊火山區的火山分布特征。

?(2) P波接收函數偏移成像結果(圖2)顯示，雷瓊火山區地殼呈現輕微增厚跡象，而P波接收函數波形疊加結果則顯示為減薄特征。該研究通過構建理論模型并開展合成測試，證實沉積層的存在會導致偏移成像中虛假增厚的現象，而多次波震相能保留減薄的真實特征，從而闡明了波形疊加顯示減薄而偏移成像顯示增厚的原因。綜合波形疊加和偏移成像的結果，該區地殼特征應為減薄與沉積層響應的共同效應。

?(3) S波接收函數偏移成像結果(圖2)顯示巖石圈-軟流圈邊界(LAB)的深度從北部~90公里逐漸減薄至南部~60公里，雷瓊火山區為巖石圈厚度漸變區域。測線北段60公里深度處存在巖石圈內部不連續面(MLD)。巖石圈減薄的特征與已有體波、面波層析成像結果相似，指示該區存在地幔上涌和巖石圈破壞特征。

?研究區內巖石圈減薄現象分布于測線南段且范圍廣泛，地殼減薄特征則顯著分布于火山集中的伸展區域，表明海南地幔柱及其分支的熱侵蝕作用對現今巖石圈和地殼特征具有整體性影響，但局部火山集中區域仍以被動陸緣伸展作用為主導。與其他地幔柱熱點(如夏威夷、亞速爾、留尼汪和黃石等)不同，雷瓊火山區地殼呈現減薄而非增厚特征，這可能與其處于海南地幔柱外圍，熱通量較低、缺乏顯著底侵作用有關。對比南海東北部的高速下地殼，雷瓊火山區下方殼內低速異常進一步印證了熔融和熱異常的存在。地殼減薄與高伸展量共同表明，被動陸緣伸展是控制現今結構的主導因素，而地幔柱則作為熱源促進熔融過程。

?據此，本研究提出了被動陸緣巖石圈與地幔柱相互作用的模型(圖3)：在海南地幔柱熱侵蝕與被動陸緣伸展應力共同作用下，軟流圈上涌導致巖石圈地幔沿MLD發生滴落或拆沉，引發雷瓊火山區地殼的部分熔融，顯示為高Vp/Vs、低Vp和高電導率特征。而被動陸緣的伸展作用對地殼的影響在雷瓊火山區可能超過地幔柱的作用。該研究揭示了被動大陸邊緣和地幔柱對巖石圈改造的不同貢獻，為多種地球深部過程導致的區域構造演化提供了研究范例。

?相關成果發表于國際知名地學期刊《Geophysical Research Letters》，研究受國家自然科學基金，廣東省科學基金，中國科學院廣州地球化學研究所所長基金和中國科學院廣州地球化學研究所十四五專項的聯合資助。

?論文信息：

?Zhang,Z. (張周),Deng,Y. *(鄧陽凡),Xu,Y.-G. (徐義剛),Li,X. (李鑫),& Zhang,J.(張錦昌),2025,Seismological evidence for crustal thinning and melting beneath the Leiqiong volcanic area,South China: implications for plume-lithosphere interaction at a passive continental margin,Geophysical Research Letters,52,e2025GL115307.

?全文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL115307

圖1. (a) 雷瓊火山區(LQV)及周邊地形圖。(b) 本研究使用的地震臺站分布。綠色圓圈和藍色圓圈分別標注GIG-LZ臺陣和固定臺站位置。(c) 遠震事件射線追蹤得到的Ps(紅點)和Sp(藍點)穿透點，藍色線條為偏移成像剖面的位置。(d) 本研究采用的遠震事件分布。紅色三角形為研究區中心，紅點和藍點分別代表P波和S波事件。

圖2. (a,b)沿A-A'剖面的P波接收函數(PRFs)和S波接收函數(SRFs)的疊后深度偏移成像(PSDM)圖像。綠點表示P波接收函數波形疊加方法估算的地殼厚度。(c)A-A'剖面莫霍面、MLD和LAB界面的示意圖。頂部俯視圖顯示地震臺站分布：白色立方體為GIG-LZ陣列臺站，藍色立方體為固定臺站。QBV: 瓊北火山；LPV: 雷州半島火山；WIV: 潿洲島火山。

圖3. (a)國內典型火山區地殼熔體分數的對比圖。(b)雷瓊火山區巖石圈改造與巖漿系統特征的概念模型圖。綠橙條帶標示剖面沿線的華南陸塊、雷瓊火山區與海南島分界。