近日，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生梁戌然在日本東北大學(xué)趙大鵬教授和徐義剛院士指導(dǎo)下，研究揭示東亞大地幔楔對(duì)流的東西分異結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究發(fā)表于《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）。
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(guò)渡帶的下部，滯留板片之上的地幔被稱為大地幔楔（BMW）。自白堊紀(jì)以來(lái)東亞大地幔楔對(duì)東亞的板內(nèi)火山、深源地震、克拉通破壞以及東亞大陸邊緣的演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，但是對(duì)大地幔楔動(dòng)力學(xué)模式的認(rèn)識(shí)還不足。
研究人員利用位于中日韓三國(guó)共計(jì)2388個(gè)地震臺(tái)站記錄到的10280個(gè)近震和8988個(gè)遠(yuǎn)震，對(duì)東亞大地幔楔進(jìn)行三維高分辨率的地震波各向異性層析成像，結(jié)果顯示在郯廬斷裂帶東西兩側(cè)大地幔楔的P波速度，各向異性結(jié)構(gòu)截然不同。
結(jié)合地表地質(zhì)學(xué)證據(jù)，針對(duì)大地幔楔東西分異的結(jié)構(gòu)，作者提出了一種可能的對(duì)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(gè)濕熱物質(zhì)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(gè)較冷地幔物質(zhì)的下降流。在郯廬斷裂帶下方（東西大地幔楔的交接區(qū)域）存在一個(gè)NW-SE向的水平流。
該對(duì)流模型將地球物理成像結(jié)果和地質(zhì)學(xué)相結(jié)合，將東北亞地區(qū)地質(zhì)學(xué)特征和大地幔楔動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。例如，大地幔楔東側(cè)的上升流和大型板內(nèi)火山（長(zhǎng)白山和Ulleung火山），一些深源大地震（深度大于600 km，震級(jí)大于7級(jí)）相聯(lián)系，大地幔楔西部的下降流和一系列克拉通盆地異常的構(gòu)造沉降及其火山的時(shí)空遷移規(guī)律相聯(lián)系。
該研究還指出，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(nèi)部的一條重要的動(dòng)力學(xué)分界線。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1029/2021GL097550
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