位于中亞造山帶東段的興蒙造山帶由多陸塊碰撞拼貼而成（圖1），自晚古生代至新生代先后受到古亞洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和太平洋三大構(gòu)造域多重疊加與改造作用，致使興蒙造山帶的大地構(gòu)造形跡復(fù)雜，是研究殼幔構(gòu)造演化變形的理想?yún)^(qū)域之一。關(guān)于古太平洋俯沖對(duì)興蒙造山帶殼幔變形的影響范圍，一直存在爭論（許文良等，2019）。興蒙造山帶曾被認(rèn)為是古亞洲洋閉合所導(dǎo)致的多塊體拼合產(chǎn)物，因此排除了與古太平洋板塊俯沖相關(guān)的構(gòu)造事件的影響。然而，越來越多的地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)的研究表明：古太平洋板塊的西向俯沖在興蒙造山帶的構(gòu)造演化中發(fā)揮了重要作用（Wilde，2015及相關(guān)引用文獻(xiàn)），其空間影響范圍可能到達(dá)松遼盆地以西、南北重力梯度帶或南北重力梯度帶以西，具體的時(shí)空影響范圍仍然存在爭議（許文良等，2019；劉永江等，2019）。
圖1 興蒙造山帶構(gòu)造劃分、本研究使用的地震臺(tái)站分布及接收函數(shù)Ps 和Sp穿透點(diǎn)位置分布圖。左上角插圖為大區(qū)域構(gòu)造簡圖；PPM—太平洋板塊的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)方向；APM—?dú)W亞板塊的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)方向；NSGL—南北重力梯度帶；YYF—依蘭-伊通斷裂；DMF—敦化-密山斷裂；NCC—華北克拉通
為深入了解興蒙造山帶的構(gòu)造演化和巖石圈變形特征，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生賀楊與導(dǎo)師陳棋福研究員、陳凌研究員等，基于興蒙造山帶南部寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣（吉林琿春-內(nèi)蒙二連浩特剖面，全長約2000 km）和區(qū)域固定臺(tái)網(wǎng)的地震波形數(shù)據(jù)，采用S波和P波接收函數(shù)波動(dòng)方程疊后偏移成像方法對(duì)巖石圈界面進(jìn)行成像研究（圖2）。S波和P波接收函數(shù)成像結(jié)果均表明興蒙造山帶的巖石圈結(jié)構(gòu)存在明顯的非均勻性，研究區(qū)的地殼和巖石圈整體呈現(xiàn)出“中間薄兩邊厚”的趨勢(shì)：即西部的大興安嶺和二連盆地下方地殼及巖石圈最厚，分別可以達(dá)到30-42 km和100-130 km；東部的長白山山區(qū)次之，地殼及巖石圈厚度分別為30-35 km和80-110 km；中部的松遼盆地地殼及巖石圈最薄，約為23-34 km和75-90 km。此外，地殼及巖石圈厚度在郯廬斷裂帶附近存在明顯變化，表明郯廬斷裂帶可能是深部熱物質(zhì)上涌或遷移的主要通道。S波接收函數(shù)偏移圖像（圖2b）顯示，在南北重力梯度帶以西約75-100 km深度處出現(xiàn)另一組清晰、穩(wěn)定的負(fù)信號(hào)，可能代表巖石圈地幔內(nèi)部界面MLD（即中巖石圈不連續(xù)面），這一界面與南北重力梯度帶以東的巖石圈-軟流圈界面LAB大致位于同一深度。通過綜合分析和區(qū)域?qū)Ρ韧茰y(cè)，MLD觀測(cè)反映現(xiàn)今南北重力梯度帶以西的巖石圈地幔內(nèi)部存在一個(gè)（相對(duì)）力學(xué)薄弱層，早期可能也存在于南北重力梯度帶以東區(qū)域，并在古太平洋和現(xiàn)今太平洋板塊俯沖的改造作用下導(dǎo)致巖石圈減薄至現(xiàn)今的厚度。
圖2 研究區(qū)地形（a、c）、剖面SS′和PP′對(duì)應(yīng)的S波接收函數(shù)（b）和P波接收函數(shù)（d）偏移圖像（剖面位置見圖1）。藍(lán)色和紫色的折線分別代表80 km和140 km深度處網(wǎng)格內(nèi)參與疊加的接收函數(shù)數(shù)量；綠色、白色和紫色圓點(diǎn)分別代表Moho面（地殼與上地幔的分界面）、LAB和MLD界面
將本研究的接收函數(shù)偏移成像結(jié)果與同一測(cè)線下方的接收函數(shù)H-κ疊加搜索結(jié)果（李天覺和陳棋福，2019；張凱文等，2020）及SKS各向異性結(jié)果（Yang et al., 2022）相結(jié)合（圖3），展現(xiàn)出南北重力梯度帶兩側(cè)的巖石圈結(jié)構(gòu)（Moho面、LAB和MLD界面深度）和變形（SKS快波優(yōu)勢(shì)方向）存在明顯差異。南北重力梯度帶東側(cè)的SKS快波優(yōu)勢(shì)方向與太平洋板塊俯沖和歐亞板塊運(yùn)動(dòng)方向基本一致，而其西側(cè)的快波優(yōu)勢(shì)方向發(fā)生顯著偏轉(zhuǎn)，反映顯著不同的地幔變形特征。綜合分析認(rèn)為：南北重力梯度帶是研究區(qū)重要的深部結(jié)構(gòu)變化帶，（古）太平洋板塊俯沖控制作用的西邊界到達(dá)南北重力梯度帶附近。
圖3 多種地震學(xué)觀測(cè)結(jié)果綜合分析對(duì)比圖
研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊 Geophysical Research Letters（賀楊，陳棋福*，陳凌，王新，郭廣瑞，李天覺，張凱文，李娟，陳赟. Distinct lithospheric structure in the Xing'an-Mongolian Orogenic Belt [J]. Geophysical Research Letters, 2021, 49, e2021GL097283. DOI: 10.1029/2021GL097283）。研究受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41774058, 91958209，41688103）和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）（XDB18000000）聯(lián)合資助。