中国科学院广州地球化学研究所博士后张周与其互助导师邓阳凡、徐义刚、李鑫，结合中国科学院南海海洋研究所研究员张锦昌，依托课题组新近布设的GIG-LZ宽频带地动台阵，并联合中国地动局于海南岛上的部门固定台站数据，应用基在P波及S波吸收函数的多种阐发要领，展现出雷琼火山区具备地壳薄、Vp/Vs比值高、熔体分数高的属性特性，且全区岩石圈厚度出现出从内陆向海南岛逐渐减薄的变化趋向。相干结果近日发表在《地球物理研究通信》。
地幔柱-岩石圈彼此作用以和被动年夜三木SEO-陆舒展作用，是调控陆内火山勾当与岩石圈演化的要害机制。然而，两者协同作用对于岩石圈革新及火山勾当的详细影响，仍有待深切探究。雷琼火山区地处华南陆块南部被动舒展陆缘，作为晚新生代火山勾当极其强烈的热门区域，漫衍着数百座火山锥及喷发口。地球物理成像显示，雷琼火山区下方存于从地幔深部延长至地幔浅部的低速异样带。但受限在现有不雅测体系，以往研究难以对于岩石圈厚度、地壳熔融环境以和岩浆体系举行邃密描画，进而致使对于地幔柱-岩石圈彼此作用以和区域舒展特性的熟悉存于争议。例如，此前深地动测深报导显示雷州半岛南部及海南岛北部存于地壳减薄征象，而吸收函数阐发成果却显示为稍微增厚；上地幔的低速异样及壳内低电阻率层表示该区域存于熔融区域，但缺少横向分辩能力。
(a)海内典型火山区地壳熔体分数的对于比图。(b)雷琼火山区岩石圈革新与岩浆体系特性的观点模子图。绿橙条带标示剖面沿线的华南陆块、雷琼火山区与海南岛分界。研究团队供图 ?
于国度天然科学基金等项目的资助下，该研究取患了一系列主要发明。P波吸收函数波形叠加成果注解，雷琼火山区地壳厚度约为24.5千米，相较在华南陆块内部及海南岛北部（约28千米）略薄。其Vp/Vs比值高达1.85，高在区域平均值1.76及全世界元古代地壳典型值1.73。云云高的Vp/Vs比值没法仅用岩性差异来注释，这注解地壳存于部门熔融征象。本研究基在Gassmann方程，思量花岗岩-流纹岩、闪长岩-安山岩、镁铁质麻粒岩-玄武岩三种熔融场景，估算出研究区平均熔体分数约为4.5 vol%，于雷琼火山区内部最高可达7.0 vol%。假定初始地壳厚度为30千米，雷琼火山区的舒展因子为1.33（区域平均约为1.23），与典型的舒展年夜陆边沿相称。火山区较高的舒展量可能促成了岩浆的上升，并影响了雷琼火山区的火山漫衍特性。
于研究历程中，呈现了P波吸收函数偏移成像成果与波形叠加成果纷歧致的环境：偏移成像显示雷琼火山区地壳出现稍微增厚迹象，而波形叠加成果则显示为减薄特性。针对于这一征象，该研究经由过程构建理论模子并开展合成测试，证明沉积层的存于会致使偏移成像中呈现虚伪增厚征象，而屡次波震相可以或许保留地壳减薄的真实特性，从而阐了然两种阐发要领成果差异的缘故原由。综合波形叠加及偏移成像的成果可知，该区地壳特性是地壳减薄与沉积层相应配合作用的成果。
S波吸收函数偏移成像成果显示，岩石圈-软流圈界限的深度从北部约90千米逐渐减薄至南部约60千米，雷琼火山区处在岩石圈厚度渐变区域。于测线北段60千米深度处存于岩石圈内部不持续面（MLD）。岩石圈减薄的特性与已经有体波、面波层析成像成果相似，注解该区域存于地幔上涌及岩石圈粉碎征象。
研究区内岩石圈减薄征象广泛漫衍在测线南段，而地壳减薄特性则显著集中在火山集中的舒展区域。这注解海南地幔柱和其分支的热侵蚀作用对于当今岩石圈及地壳特性具备总体性影响，但于局部火山集中区域，被动陆缘舒展作用仍盘踞主导职位地方。与其他地幔柱热门差别，雷琼火山区地壳出现减薄而非增厚特性，这多是因为其处在海南地幔柱外围，热通量较低、缺少显著底侵作用而至。对于比南海东北部的高速下地壳，雷琼火山区下方壳内低速异样进一步证明了熔融及热异样的存于。地壳减薄与高舒展量配合注解，被动陆缘舒展是节制当今区域布局的主导因素，而地幔柱则作为热源促成了熔融历程。
基在上述研究，该研究提出了被动陆缘岩石圈与地幔柱彼此作用的模子：于海南地幔柱热侵蚀与被动陆缘舒展应力配合作用下，软流圈上涌致使岩石圈地幔沿MLD发生滴落或者拆沉，进而激发雷琼火山区地壳的部门熔融，体现为高Vp/Vs、低Vp及高电导率特性。于雷琼火山区，被动陆缘的舒展作用对于地壳的影响可能跨越地幔柱的作用。该研究展现了被动年夜陆边沿及地幔柱对于岩石圈革新的差别孝敬，为研究多种地球深部历程致使的区域组织演化提供了典型典范。
相干论文信息：https://doi.org/10.1029/2025GL115307
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