太平洋板塊在東亞地區(qū)下方深俯沖和地幔過渡帶內(nèi)停滯是一種獨(dú)特的構(gòu)造現(xiàn)象，是擴(kuò)展板塊構(gòu)造學(xué)說的重要研究課題。前人研究主要集中于這個(gè)現(xiàn)象所導(dǎo)致的強(qiáng)烈近場(chǎng)效應(yīng)，例如長(zhǎng)白山火山活動(dòng)，而對(duì)其遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)知之甚少。大興安嶺地區(qū)位于我國(guó)東北地區(qū)的西緣，構(gòu)造上隸屬于中亞造山帶，受太平洋板塊深俯沖的遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)影響，自中生代以來經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的巖漿活動(dòng)，導(dǎo)致了現(xiàn)今該地區(qū)復(fù)雜的地殼結(jié)構(gòu)。因此，獲取大興安嶺地區(qū)高分辨率地殼性質(zhì)圖像，厘清各期巖漿活動(dòng)在地殼中的殘留結(jié)構(gòu)信息，對(duì)于深入認(rèn)識(shí)太平洋板塊俯沖遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)的影響范圍及相關(guān)的動(dòng)力學(xué)過程十分重要。

    中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生溫韞與導(dǎo)師姜明明副研究員、陳棋福研究員等人，在布設(shè)于大興安嶺北部的兩個(gè)寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣的基礎(chǔ)上，又收集了該地區(qū)內(nèi)的流動(dòng)臺(tái)站以及固定臺(tái)站的數(shù)據(jù)(圖1)，發(fā)展了一種聯(lián)合接收函數(shù)以及面波頻散的H-κ疊加新方法，獲取了大興安嶺地區(qū)下方地殼平均波速比以及莫霍面深度分布圖。大量理論測(cè)試以及與前人已有結(jié)果的對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，這種聯(lián)合分析的方法能夠獲得更為精確的波速比信息。

圖1 大興安嶺及其鄰區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖以及臺(tái)站分布圖。其中紫色虛線劃分不同構(gòu)造單元， 灰色陰影代表研究區(qū)內(nèi)主要盆地，紅色實(shí)線代表南北重力梯度帶，藍(lán)色實(shí)線代表俯沖板片的前緣，右圖中不同圖形代表不同流動(dòng)臺(tái)陣以及固定臺(tái)

    研究結(jié)果顯示大興安嶺及周邊地區(qū)莫霍面深度分布與地表地形以及布格重力異常的分布較好對(duì)應(yīng)(圖2)，整體呈現(xiàn)為“盆地淺，山地深”的特征。南北重力梯度帶附近莫霍面深度存在明顯的跳變，東側(cè)深度較淺，西側(cè)更深，與地表地形、巖石圈厚度，以及地幔過渡帶內(nèi)高速結(jié)構(gòu)在重力梯度帶兩側(cè)存在明顯差異的特征是一致的。這種自上而下較為一致的特征，可能反映了南北重力梯度帶是太平洋板塊深俯沖作用下，直接影響區(qū)域與遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)區(qū)域的分界線。研究區(qū)域大興安嶺地區(qū)主要位于梯度帶西側(cè)，其地殼的改造應(yīng)該來自于俯沖作用的遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)。地殼平均波速比則呈現(xiàn)出明顯的南北差異，分界線大約在50°N。南部區(qū)域波速比分布較為復(fù)雜，呈現(xiàn)出高低波速比相互拼貼的特征；而北部特征較為單一，呈現(xiàn)為一塊較為完整的高波速比區(qū)域（圖3）。南部復(fù)雜的地殼平均波速比分布反映了遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)的改造作用，其中火山下方高波速比區(qū)域是遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)下次級(jí)對(duì)流導(dǎo)致的底侵作用的結(jié)果，而北部由于較遠(yuǎn)的位置，地殼可能沒有受到顯著的改造，因而表現(xiàn)為單一的高波速比特征

圖2 研究區(qū)域莫霍面深度分布圖以及布格重力異常分布圖(EGM2008, Pavlis et al., 2012)

圖3 研究區(qū)域地殼平均波速比分布圖以及剩余地形分布圖
 

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