2024年3月12日，Nature Geoscience雜志在線報道了中國科學院海洋研究所董冬冬課題組范建柯研究員與國內(nèi)外合作者的最新研究成果。研究人員利用最新的天然地震數(shù)據(jù)開展了高分辨率各向異性層析成像研究，揭示了菲律賓海板塊下地幔上部（700-1600 km）的流場特征，推測其為早新生代太平洋下地幔流場的殘留。

下地幔在地球演化和物質(zhì)循環(huán)中起著至關重要的作用。例如，板塊俯沖和地幔柱是地球演化和地球內(nèi)部與地表物質(zhì)循環(huán)的兩種主要方式，這已被全球地震層析成像所證實。在這些過程中，下地幔扮演了非常重要的角色，它既是俯沖板塊的最終歸宿，也是地幔柱的起源地。因此，更好地了解下地幔地球動力學特征具有重要意義。然而，我們對下地幔地球動力學性質(zhì)的認識仍然不足。

研究人員利用菲律賓海板塊內(nèi)部及周邊大量陸地臺站和海底地震儀記錄的P波到時數(shù)據(jù)反演得到了研究區(qū)下方地殼到1600 km深度的方位各向異性結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示，在菲律賓海板塊中部700-900公里深度的下地幔頂部存在顯著的南北方向的各向異性，在菲律賓海板塊東北部和中部700-1600 km存在小范圍、孤立的高速異常體，各向異性均為北西-南東方向。結(jié)合已有的動力學模擬等研究成果，研究人員推測，700-900 km深度的南北方向的各向異性與俯沖板塊和地幔柱均無關，而可能是約5千萬年前的太平洋下地幔流場的殘留。700-1600 km深度的小范圍、孤立的高速異常體可能是伊澤納吉板塊的殘留，北西-南東向的各向異性可能是約4千萬年前的太平洋下地幔流場的殘留。

研究成果表明，下地幔的地震波各向異性可能比以前認為的要普遍得多，這也為復雜的下地幔形變及其長期保存的可能性提供了重要而獨立的地震學證據(jù)，有助于更好地理解深部地幔中礦物的變形機制、下地幔的流變學和熱力學等性質(zhì)。

范建柯研究員為論文第一作者，范建柯研究員與李翠琳副研究員為共同通訊作者。日本東北大學趙大鵬教授、中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所的劉麗軍教授與中國科學院海洋研究所董冬冬研究員為論文共同作者。上述研究得到了國家自然科學基金項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項及日本學術(shù)振興會等的共同資助。