我所地球深部结构与过程研究室地球内部结构学科组陈 凌副研究员最近在Physics of the Earth and Planetary Interiors发表论文(Chen. Lithospheric structure variations between the eastern and central North China Craton from S- and P-receiver function migration. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 2009, 173: 216-227),对华北克拉通东、中部岩石圈结构的差异性进行了报道。该论文采用S波和P波接收函数波动方程偏移技术,对华北克拉通东部的渤海湾盆地和克拉通中部的太行山及其以西地区进行了岩石圈结构的地震成像研究。实际资料成像和理论模拟结果均表明S波接收函数比P波接收函数更适宜于对不同地区岩石圈深度范围的波速间断面,特别是岩石圈底界面进行结构成像,并能直接应用于覆盖有较厚沉积层的盆地区域。该论文获得的S波接收函数偏移图像显示,研究区的岩石圈厚度存在显著的横向变化:在克拉通东部的渤海湾盆地平均约为80km,从太行山下的约120km向西至克拉通中部变为约90km。在盆山边界附近,岩石圈厚度表现为约30km的跳变,变化位置与标志着重力快速下降100毫伽以上的南北重力梯度带近乎吻合。S波接收函数图像还揭示,克拉通东部的盆地下方具有厚30km左右的薄地壳,而克拉通中部的山区则表现为厚度超过40km的厚地壳。这一结果与之前P波接收函数的成像结果相互一致。作者认为,该论文观测到的克拉通东、中部的结构差异可能与这两个地区不同的岩石圈构造演化过程相关。克拉通东部在中生代晚期经历了广泛的岩石圈活化和构造伸展,这可能是造成该地区现今薄的地壳和岩石圈的主要原因;而在克拉通中部,岩石圈减薄可能同样具有空间非均匀性,但强度可能较弱,而且可能主要发生在新生代。克拉通中部的地壳可能并未受到岩石圈减薄过程的影响,而保留了之前中生代岩浆底侵作用形成的厚地壳。克拉通东、中部不同的构造过程可能导致了南北重力梯度带的形成,这一梯度带成为分隔具有显著不同岩石圈结构的东、西两个区域的重要构造边界。