阿爾卑斯是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的搖籃，地球科學(xué)的許多經(jīng)典概念和理論都誕生于該地區(qū)。1984年法國科學(xué)家Chopin首次在西阿爾卑斯地表發(fā)現(xiàn)超高壓礦物柯石英，基于該礦物的超高壓變質(zhì)特性，提出大陸下地殼俯沖到100公里以下深度并折返到地表的假說，進(jìn)而發(fā)展了大陸深俯沖理論。然而，大陸地殼的密度明顯小于地幔物質(zhì)，傳統(tǒng)觀念一直認(rèn)為"輕的大陸物質(zhì)不能夠俯沖到地幔深度"。因此，近30年來，歐洲科學(xué)家在阿爾卑斯地區(qū)開展了多次地震學(xué)探測，試圖從深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)中尋找大陸深俯沖的直接證據(jù)。由于阿爾卑斯造山帶殼幔速度結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及方法的局限性，無論是人工源方法還是被動源方法都未能獲得令人信服的直接證據(jù)，關(guān)于大陸究竟能否發(fā)生深俯沖依然存在激烈的爭論。

在此背景下，中科院地質(zhì)地球所巖石圈演化國家重點實驗室牽頭組織中、法、意科學(xué)家，于2010年至2013年期間開展了阿爾卑斯地區(qū)首個大規(guī)模流動地震臺站觀測實驗（中—法—意西阿爾卑斯地震臺陣探測計劃，英文簡稱CIFALPS），選取西阿爾卑斯俯沖帶關(guān)鍵廊帶密集布設(shè)了55臺套先進(jìn)的寬頻帶地震儀器（圖1），獲取了大量高質(zhì)量的地震觀測數(shù)據(jù)。利用該數(shù)據(jù)，CIFALPS團(tuán)隊發(fā)展和應(yīng)用針對復(fù)雜構(gòu)造邊界的接收函數(shù)波形模擬新方法并結(jié)合重力觀測聯(lián)合反演，獲得了觀測臺站下方高分辨率速度結(jié)構(gòu)及重力模型（圖2），取得如下創(chuàng)新成果：

（1）首次在阿爾卑斯山下75公里深處發(fā)現(xiàn)俯沖的歐洲大陸地殼，這一俯沖陸殼帶與地表出露的含柯石英超高壓變質(zhì)巖帶相連，給出了大陸深俯沖的直接結(jié)構(gòu)證據(jù)。

（2）發(fā)現(xiàn)深部存在具有較厚的縫合帶，那里地震波速度倒轉(zhuǎn)，低密度的俯沖陸殼帶被高密度的地幔物質(zhì)壓覆，指示歐洲下地殼俯沖到亞得里亞地幔之下。

圖1：西阿爾卑斯地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖及中—法—意西阿爾卑斯地震臺陣探測計劃臺站分布。圓點表示臺站位置，虛線表示圖2給出的剖面位置

圖2：西阿爾卑斯地區(qū)殼幔速度結(jié)構(gòu)成像及重力聯(lián)合反演結(jié)果

(a) 根據(jù)優(yōu)選模型給出的重力反演結(jié)果（誤差棒為觀測值，虛線為優(yōu)選模型計算值）；(b)接收函數(shù)成像；(c)優(yōu)選速度、密度模型；(d)根據(jù)優(yōu)選模型計算的到的理論接收函數(shù)成像圖像；(e)動力學(xué)解釋

　本項研究為完善大陸深俯沖理論及深入認(rèn)識大陸碰撞帶的地球動力學(xué)過程提供了重要的地球物理學(xué)證據(jù)。 以上研究成果近期發(fā)表在知名地球科學(xué)期刊Geology（Zhao et al. First Seismic Evidence for Continental Subduction beneath the Western Alps, Geology, 2015, 43(9): 815-818）。