全球和區(qū)域地震層析成像研究都顯示在俯沖帶地區(qū)地震波波速結(jié)構(gòu)有著非常強(qiáng)烈的不均勻性。特別在一些高速俯沖板塊之下，常常觀測(cè)到低速異常。由于層析成像方法在上地幔過(guò)渡帶深度范圍內(nèi)分辨率較低，而且高速板塊與低速異常之間可能存在折衷效應(yīng)，因此這種低速異常的結(jié)構(gòu)特征及其深度范圍都難以得到有效的約束。

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球深部結(jié)構(gòu)與過(guò)程研究室碩士研究生王濤與導(dǎo)師陳凌副研究員最近在愛(ài)思唯爾期刊《地球與行星內(nèi)部物理學(xué)》（Physics of Earth and Planetary Interiors）發(fā)表了他們對(duì)此問(wèn)題的研究結(jié)果（Wang and Chen, Physics of Earth and Planetary Interiors, 2009, 172: 241-256）。他們的研究工作利用布設(shè)在中國(guó)大陸的寬頻帶地震儀記錄到的密集臺(tái)陣資料，開(kāi)展了660公里波速間斷面三重地震震相的波形模擬研究。通過(guò)對(duì)發(fā)生在亞洲東北部的三個(gè)深源地震三重震相波形的詳細(xì)分析和擬合，對(duì)該地區(qū)上地幔底部附近的P波和SH波波速結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行了約束。對(duì)于兩個(gè)發(fā)生在南千島下方的地震，其射線穿過(guò)了太平洋俯沖板塊之下的過(guò)渡帶底部和下地幔頂部。波形擬合結(jié)果顯示，相比于IASP91全球平均模型，這一地區(qū)在660公里間斷面附近一直延伸到760公里深度的地幔都具有正常或者略微偏低的P波波速和明顯的SH波低速異常。這進(jìn)一步證實(shí)了過(guò)去層析圖像關(guān)于俯沖板塊之下存在低速結(jié)構(gòu)的結(jié)論。而對(duì)于另一個(gè)發(fā)生在日本俯沖帶下方的地震，三重震相波形模擬結(jié)果則顯示，P波和SH波在上地幔底部附近均表現(xiàn)為高速異常。這個(gè)異常可能反應(yīng)了停滯于 660公里間斷面之上的低溫俯沖板塊。另外，在南千島地區(qū)P波和SH波在660公里間斷面的波速跳變分別約為4.5%和7%，而在日本俯沖帶下則為3％和 6％左右。兩個(gè)區(qū)域在660公里間斷面波速跳變的差異與俯沖板塊之下高溫地幔和低溫俯沖板塊內(nèi)部的礦物物理模型解釋是一致的。從560公里至760公里深度，南千島的P波和SH波波速比日本俯沖帶的波速大約分別平均低1.5%和2.5%。根據(jù)礦物物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，波速結(jié)構(gòu)的這種總體特征差別可能主要由這兩個(gè)區(qū)域在該深度范圍內(nèi)存在350～450K的溫度橫向變化所引起。而南千島下方過(guò)渡帶底部P波和SH波波速的差異性細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)特征則需要用大約 0.5wt%～1wt%的含水量來(lái)解釋。

根據(jù)該論文的模擬結(jié)果并結(jié)合太平洋俯沖板塊在研究區(qū)域的幾何形態(tài)，作者認(rèn)為南千島下面的低速結(jié)構(gòu)可能與在日本本州北部410公里波速間斷面附近觀測(cè)到的低速異常相關(guān)聯(lián)。它們可能都與亞洲東北部太平洋俯沖帶之下起源于下地幔的上升熱柱有關(guān)。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所）