近日，中国科学院广州地球化学研究所博士生胡仲发在导师、该所研究员邓阳凡的指导下，联合中国科学院地质与地球物理研究所研究员梁晓峰等，在中国科学院战略先导专项、国家自然科学基金等项目的资助下，研究揭示了塔里木及邻域的地幔过渡带界面性质及其对新生代再活化热过程。相关成果发表于《地球物理研究杂志：固体地球》。

塔里木地幔过渡带动力学卡通图。塔里木中部下方存在由周围俯冲板块引起的局部热地幔上升流。研究团队供图

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地幔过渡带是地球深部的重要组成部分，其上下界面（410-km间断面和660-km间断面）的形态和厚度受到局部温度、物质组分和水等因素的共同影响。因而刻画其三维结构对理解地球内部物质循环、板块俯冲过程以及地幔对流模式具有决定性意义，是揭示地球动力学过程的重要窗口。

塔里木盆地作为中国最大的稳定克拉通，位于青藏高原、天山造山带与帕米尔高原之间，其深部构造反映印度-欧亚板块碰撞所引起的远程动力学响应。因此，对其地幔过渡带的精细刻画将为理解周缘板片俯冲、地幔对流模式等深部演化过程以及地球内部物质循环提供关键证据。

然而，塔里木盆地内部恶劣的自然环境使得该区长期缺乏足够的地震学观测，导致前人在此开展的地幔过渡带成像研究主要集中在青藏高原、天山造山带以及帕米尔高原等周缘地带，而对塔里木盆地下方的地幔过渡带结构认知有限。

研究团队充分利用最近部署的塔里木地震台阵数据、结合周边中国地震台网及GEOFON和IRIS等公开台网数据，共收集了334个地震台站的远震波形数据，获得超过48000条高质量接收函数。通过共转换点叠加成像技术，最终得到了研究区域410-km和660-km间断面的深度和地幔过渡带厚度。研究中分别使用区域和全球三维速度模型，对地壳和上地幔速度异常进行了系统校正。详细的合成实验以及实际数据测试，认为沉积层和地壳速度结构对地幔过渡带厚度的影响很少。同时利用速度扰动与地幔过渡带厚度，使用最新参考文献的实验参数，联合估算了区域的温度异常和相对水含量分布。

研究结果表明，整个研究区域的地幔过渡带结构有显著横向变化：天山造山带西段和东段地幔过渡带较薄，中段较厚，与前人的研究结果相似。与此同时，帕米尔和兴都库什地区表现出明显不同的410-km和660-km间断面深度，表明这两个区域之间存在不同的板块俯冲深度。塔里木地块下方的地幔过渡带呈现出明显的横向非均一性：塔里木东部和西部的地幔过渡带较厚，可能源于已拆沉或俯冲断离的岩石圈板片；而中部区域则表现出明显减薄，对应的高温异常低于典型地幔柱所导致的异常值，结合古地磁证据和板块运动历史排除了地幔过渡带减薄源自二叠纪地幔柱活动的可能性，认为是由向下俯冲的板块引起的局部地幔上升流造成。此外，向下的板块还将水引入地幔过渡带，导致塔里木大部分地区下方的水含量高于全球平均值。

该研究为深入理解塔里木、天山、帕米尔、兴都库什及青藏高原的深部动力学过程与新生代再活化热过程提供了重要依据。尽管研究给出了水含量分布，但受限于未考虑组分及岩石物理实验的不确定性，未对水含量展开更多讨论。后续，团队将针对温度、组分、水含量对地幔过渡带的影响开展更深入研究。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2024JB030831