地幔過渡帶是410km和660km深度的兩個全球規模的不連續面之間的地幔部分，俯衝板塊和地幔對流以熱擾動的形式在地幔過渡帶的上（410km）和下（660km）邊界誘發相變。地球物理觀測廣泛用於揭示過渡帶410-、660-km間斷面的形態結構特徵，可為理解地幔對流模式、瞭解俯衝板塊的形態特徵、溫壓變化、物質組成等深部動力學過程提供重要資訊。
阿爾卑斯造山帶位於亞平寧半島北部，是中生代亞得里亞海微板塊與歐洲板塊碰撞匯聚的結果，是研究多俯衝板塊體系下俯衝板塊—地幔流動相互關係的理想場地。然而由於阿爾卑斯造山帶殼幔速度結構的複雜性，對本地區地幔過渡帶410km和660km的探測造成較大幹擾，導致諸多深部動力學問題存在較大爭議，限制了對阿爾卑斯地區地幔流動模式的進一步認識。
針對上述問題，中科院地質與地球物理研究所岩石圈演化國家重點實驗室的博士生劉東洋與導師趙亮研究員等，基於“中-意-法阿爾卑斯地震觀測計劃”兩期（CIFALPS&CIFALPS 2）的密集流動臺站觀測資料以及歐洲綜合資料庫（EIDA）提供的固定臺數據（圖1b），利用P波接收函式方法和三維速度校正技術對西阿爾卑斯地區的地幔過渡帶結構進行精細成像，為認識西阿爾卑斯地區深部動力學過程提供了重要地震學約束。
圖1 (a) 亞德里亞-歐洲板塊邊界示意圖，小插圖：遠震事件的分佈；(b)本研究所使用的地震臺站分佈圖，紅點和黃點分別代表CIFALPS和CIFALPS-2專案佈設的流動地震臺陣，藍點代表由EIDA（歐洲綜合資料庫）提供的193個固定臺站；（c）阿爾卑斯和亞平寧俯衝帶的新近紀演化，橙色箭頭表示軟流圈逆時環流的方向
研究結果表明：
（1）西阿爾卑斯下方410km間斷面存在～10km的抬升，對應於歐洲板塊與地幔過渡帶相互作用區域，這對西阿爾卑斯板塊現今最大俯衝深度提供了重要限制，660km間斷面總體表現為下沉，凹陷的深度最高可達30 km，660km間斷面的凹陷與俯衝大洋岩石圈殘餘有關(圖2)；
（2）西阿爾卑斯造山帶西北側存在410km間斷面的弧形凹陷和地幔過渡帶的減薄，我們將其歸因於小規模地幔上升流引起的約+120K的熱異常，地幔上升流的產生與板塊俯衝產生的迴流系統有關；
（3）由於亞平寧俯衝板片北端與阿爾卑斯俯衝板片西南端之間缺乏環形流，因此亞平寧板塊的持續性後退在阿爾卑斯俯衝板塊的西北部附近引起吸力作用，地幔流沿阿爾卑斯板塊邊緣逐漸向東南方向流動，在這種運動模式的約束下，過渡帶減薄區域和地表快速隆起區域 具有良好的空間一致性，這表明深部地幔過程可能對西阿爾卑斯地區的地表隆升有潛在貢獻（圖3）。
圖2 地幔過渡帶過渡帶厚度圖。（a）利用一維IASP91模型獲得的結果；（b）利用EU60三維速度模型獲得的結果，綠線顯示了現今地表抬升速率較快的區域，白色虛線代表剖面的位置。(a-A) 沿a-A剖面CCP影象；(b-B)沿b-B剖面CCP影象，紅色虛線表示410和660間斷面的參考深度，白色虛線表示P410s和P660s的最大振幅深度
圖3 西阿爾卑斯地區地幔過渡帶介面成像及其動力學解釋
研究成果發表於國際學術期刊Earth and Planetary Science Letters (劉東洋，趙亮*, Anne Paul, 袁懷玉, Stefano Solarino, Coralie Aubert, Silvia Pondrelli, Simone Salimbeni, Elena Eva, Marco G. Malusà, Stéphane Guillot.
Receiver function mapping of the mantle transition zone beneath the Western Alps: New constraints on slab subduction and mantle upwelling[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2022, 577: 117267. DOI:
10.1016/j.epsl.2021.117267) 。該成果受到國家自然科學基金專案（41625016, 41888101, 91955210）、國家重點研發計劃專案（2017YFC0601206）等資助。
編輯: 萬鵬
美編：傅士旭
校對：劉淇郡
