東北亞地區(qū)處于太平洋板塊和菲律賓板塊向歐亞板塊俯沖的大陸邊緣地帶（圖1），是研究板內(nèi)火山成因以及弧后復雜動力學過程的理想場所。研究區(qū)域內(nèi)廣泛分布晚新生代板內(nèi)火山，包括中國東北地區(qū)的長白山火山、龍崗火山、鏡泊湖火山以及韓國東部的郁陵島火山等（圖1）。其中，長白山火山位于中朝邊境，是中國現(xiàn)存規(guī)模最大、潛在噴發(fā)危險最強的火山，近年來，有關(guān)長白山火山是否存在潛在噴發(fā)危險的討論引起了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。然而，近年來已有的地球物理探測對長白山火山區(qū)下方巖漿系統(tǒng)的認識還存在一些分歧，例如火山區(qū)中-下地殼是存在冷的鎂鐵質(zhì)侵入物還是高溫的巖漿房仍然有待進一步研究分析。此外，由于受到海域地震觀測資料的限制，前人利用橫波分裂等手段對東北亞弧后區(qū)域地幔流動模式及其動力學意義的研究局限在中國東部、中國東北、韓國和日本這些單獨的區(qū)域，目前尚缺乏一個整體的、系統(tǒng)性的約束。
中科院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室博士生范興利（現(xiàn)南方科技大學博士后）與導師陳棋福研究員等人，通過搜集中國、朝鮮、韓國以及日本的地震臺站（圖2a）記錄的遠震（圖2b）面波數(shù)據(jù)，采用雙臺法面波成像技術(shù)反演獲得了東北亞區(qū)域高精度的瑞雷波相速度圖和方位角各向異性分布（圖3）。主要的研究結(jié)論總結(jié)如下：
1. 長白山火山區(qū)中-下地殼存在的顯著低速異?？赡苤甘玖说貧r漿房的存在；日本島西南部島弧火山下方的低速可能與太平洋俯沖板片在地幔楔中的脫水熔融過程相關(guān)；
2. 東北亞地區(qū)板內(nèi)火山位置與上地幔低速區(qū)有很高的空間吻合度，結(jié)合地球化學的研究結(jié)果，研究認為軟流圈的局部上涌導致了東北亞的板內(nèi)火山作用；
3. 中國東部和東北地區(qū)與郯廬斷裂帶走向一致的地殼方位各向異性可能與區(qū)域剪切拉張背景下礦物和裂隙沿著斷裂帶走向發(fā)生定向排列有關(guān)；中國東部和東北地區(qū)方位各向異性的空間差異反映了受太平洋俯沖板片幾何形態(tài)控制的東北亞弧后區(qū)域的角流變化模式。
圖1. 東北亞地區(qū)構(gòu)造簡圖。帶鋸齒的黃色曲線表示日本海溝(Japan Trench)和琉球海溝(Ryukyu Trench)的位置，紅色小三角形代表島弧火山，帶拖尾的紅色火山標志代表板內(nèi)火山(CBV=長白山火山；LGV=龍崗火山；JPHV=鏡泊湖火山；XJDV=咸鏡道火山；CRV=Ch'uga-ryong火山；ULV=郁陵島火山；HLV=Halla火山；FJV=Fukue-jima火山)，灰色區(qū)域表示厚度超過1.5km的沉積盆地，白色和紫色虛線分別表示太平洋俯沖板片和菲律賓俯沖板片的等深線，細黑線表示郯廬斷裂帶(TLFZ)。EC=中國東部；NEC=中國東北；KP=朝鮮半島；KS=朝鮮海峽；JI=日本列島；SoJ=日本海。
圖2(a) 是本研究中地震臺站和所有能提取頻散曲線的雙臺射線分布圖。紅色三角形表示CEA固定臺；藍色三角形表示NECsaids流動臺；黃色三角形表示IRIS地震臺；紫色三角形表示日本F-net 地震臺；青色三角形表示韓國氣象廳KMA 地震臺。(b)是本研究中挑選的2717個遠震地震事件分布圖。地震事件選取準則為震中距位于10°到150°之間、震級大于5.5以及震源深度小于50km。
圖3. 本研究采用遠震面波雙臺法成像技術(shù)反演獲得的東北亞地區(qū)不同周期上的(15~150s)瑞雷波相速度圖和方位角各向異性分布。圖中綠色三角形表示如圖1所示的板內(nèi)火山，彩色底圖表示各向同性瑞雷波相速度圖，黃色短棒表示方位各向異性，短棒的長度代表了各向異性的強度，短棒方向指示了方位各向異性的快波方向。
研究成果發(fā)表于國際學術(shù)頂級期刊Geophysical Research Letters。（Fan X L, Chen Q F*, Legendre C P, et al. Intraplate volcanism and regional geodynamics in NE Asia revealed by anisotropic Rayleigh‐wave tomography[J]. Geophysical Research Letters, 2020, 47(1)：e2019GL085623. DOI: 10.1029/2019GL085623）（原文鏈接）。該成果受到國家自然科學基金項目資助。