由新特提斯洋闭合导致非洲板块、阿拉伯板块、印度板块与欧亚大陆碰撞而形成的特提斯造山带是当今全球最大的陆陆碰撞造山带，对该构造带深部结构及动力学过程的研究也是地球科学界的热点。地震层析成像是探测地球内部结构直接有效的手段，利用地震波路径集中于上地幔顶部的Pn波这一优势震相可以获得地幔顶部高分辨率的成像结果，然而传统Pn成像方法在壳幔结构复杂、莫霍面起伏较大的区域反演结果存在系统性误差。

　　中科院地质地球所地球深部结构与过程研究室吕彦副研究员与合作者陈凌研究员、陈棋福研究员以及中科院测地所倪四道研究员，发展了适应于复杂壳幔结构的地震波速度与各向异性联合反演方法，并将该方法应用于特提斯构造带，获得了从欧洲东部到我国中西部地区上地幔顶部高精度Pn波速度及各向异性结构。研究显示，亚平宁半岛、伊朗高原、高加索、缅甸等区域与地表火山对应的地幔顶部低速结构揭示了与板块碰撞俯冲相关的地幔热物质上涌对岩石圈的影响；处于陆陆碰撞相对年轻阶段的伊朗高原地区，地幔热物质活动较青藏高原地区更为显著；亚得里亚微板块周边显著的Pn波各向异性结构显示，亚得里亚海东西两侧上地幔顶部存在强烈的挤压作用；青藏高原东构造结区域与地表运动一致的Pn波各向异性表明该区域存在壳幔耦合运动；云南地区26°N南北两侧的速度及各向异性结构差异，显示该南北两侧分别主要受到不同的地球动力学过程影响，北侧受青藏高原物质挤出作用控制，南侧受印度板块俯冲影响显著。

图1 研究区域地形

图2 研究区域地幔顶部Pn波速度结构

　　将该地震波速度与各向异性联合反演方法应用于地壳内传播的Pg震相，研究组还获得了伊朗北部Damavand火山以及Sahand-Sabalan火山地区地壳P波横向速度及各向异性结构。研究发现，火山地区地壳P波速度与地幔顶部Pn波速度结构具有显著对应关系，显示了地幔热物质上涌对火山区域地幔顶部和地壳结构的共同影响。Sahand-Sabalan火山区地壳速度结构表明，Sahand火山下方地壳内存在规模更大的岩浆物质存储。

图3 Damavand火山地区地壳P波速度与各向异性结构

　　新发展出的适应于复杂壳幔结构的联合成像方法，可以获得更准确的地球内部地震波速度与各向异性结构，并为研究板块碰撞过程、壳幔深浅部耦合特征等提供更为可靠的地震学依据。相关研究成果近期发表在国际著名地球物理期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth (Lü et al. Pn tomography with Moho depth correction from eastern Europe to western China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2017, 122(2): 1284-1301)和Science China Earth Sciences (Lü et al. Upper crustal P-wave velocity structure beneath two volcanic areas in northern Iran. Science China Earth Sciences, 2017, doi:10.1007/s11430-016-9005-7)。

原文链接：Journal of Geophysical Research: Solid Earth

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