摘要
位于中亚造山带东段的兴蒙造山带由多陆块碰撞拼贴而成，自古生代以来，由于受到古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和太平洋三大构造域多重叠加与改造作用，致使兴蒙造山带的大地构造形迹复杂，成为研究壳幔构造演化变形的理想区域之一。关于太平洋俯冲对兴蒙造山带壳幔变形的时空影响范围，一直存在争论，兴蒙造山带的岩石圈结构（包括界面结构和速度结构）研究可为古今太平洋板块俯冲作用的探讨提供重要的地震学约束。 近年来，研究者已经利用接收函数等方法对中国东部的岩石圈界面结构及其构造意义进行了诸多研究，比如多数结果显示松辽盆地下方的岩石圈发生了减薄且可能与太平洋板块的俯冲作用密切相关。但相关研究目前大多聚焦于华北克拉通地区，对于兴蒙造山带的地球物理探测研究较少。此外，利用接收函数、瑞雷面波相速度频散等多种地球物理结果进行联合反演以对地下速度结构进行成像的方法也得到了广泛应用。其中接收函数对于速度发生变化的界面较为敏感，但对速度结构不大敏感;而面波则对在一定深度范围内的绝对速度结构更加敏感，对波速变化界面深度约束相对较弱。故二者的联合反演可以有效减少结果的不确定性，以获得更加可靠的速度模型。 本研究利用在兴蒙造山带南部布设的探测深俯冲的中国东北地震台阵（NECsaids流动地震台阵）中由珲春至二连浩特长达2000公里近东西向测线共81台宽频带地震仪获得的密集观测资料，并汇集测线附近22个中国地震局固定地震台的观测资料，采用基于波动方程的S波和P波接收函数叠后深度偏移技术对岩石圈LAB（岩石圈-软流圈边界）等界面进行成像，同时整合研究区的接收函数H-κ叠加搜索结果及SKS的各向异性分析结果，综合多种地震学观测证据对兴蒙造山带南部岩石圈的间断面结构（包括LAB界面、中岩石圈不连续面MLD界面、地壳与上地幔分界面Moho面）进行探讨。另一方面，我们使用时间域最大熵谱反褶积方法和拓距相移法分别提取研究测线各台站下方的P波接收函数和瑞雷面波相速度频散曲线，并采用马尔科夫链-蒙特卡洛方法进行联合反演，获得了研究区各台站下方地壳及岩石圈上地幔的大尺度剪切波速度结构。 结果表明，研究区各地块之间的岩石圈界面结构及剪切波速度结构均存在强烈的横向不均匀性，且两者展现了极强的关联性。研究区的地壳和岩石圈厚度均表现为“中间薄两边厚”的特征，而剪切波速度则呈现出“中间高两边低”的趋势。其中西侧的大兴安岭和二连盆地下方的地壳和岩石圈厚度最厚，分别可达30-42km和110-130km;东侧的长白山山脉厚度次之，对应地壳和岩石圈厚度分别为30-35km和80-100km;中部的松辽盆地下方的地壳及岩石圈厚度最薄，约为23-34km和75-90km。此外，地壳和岩石圈厚度在郯庐断裂带两支附近均发生了显著变化，且对应位置岩石圈地幔内存在大面积低速异常，表明郯庐断裂带可能是地幔深部热物质上涌或运移的主要通道;研究区东部的长白山火山和研究区西部的达里诺尔-阿巴嘎火山群下方的Moho及LAB界面深度也整体出现较大幅度的变化，同时研究区各火山下方上地幔顶部存在显著的低速异常，可能是由俯冲的（古）太平洋板片停滞在地幔过渡带中所触发的热物质上涌及部分熔融的体现。整合岩石圈LAB等界面深度、壳幔剪切波速度及SKS各向异性结果，我们发现南北重力梯度带两侧的壳幔速度、Moho面、LAB界面深度及SKS快波优势方向均具有明显的跳变，其中南北重力梯度带以东的SKS快波优势方向基本与太平洋板块俯冲和欧亚板块的运动方向一致。由此我们认为:南北重力梯度带是研究区内明显的岩石圈结构差异过渡带，梯度带东西两侧结构差异显著，（古）太平洋板块俯冲控制作用的西边界到达南北重力梯度带附近。
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