与大洋岩石圈相比，大陆岩石圈结构普遍具有强烈不均匀性。这种岩石圈结构的不均匀性如何影响大陆的构造演化是大陆动力学研究的一个重要领域。大量研究发现，大陆岩石圈结构的横向不均匀性，比如早先存在于岩石圈中的构造薄弱带，在大陆岩浆-构造事件过程中，因其力学强度较低而常常成为受热强烈和应变集中的区域，从而对大陆构造演化起到重要的控制作用。对大陆岩石圈结构垂向不均匀性的研究表明，大陆地壳结构随深度变化明显，且这种变化与区域构造演化密切相关。然而，对更深部的大陆岩石圈地幔结构的垂向变化的认识仍然比较缺乏。  

　　华北克拉通是研究大陆岩石圈结构不均匀性及其对大陆构造演化所起作用的理想地区。这不仅因为它是世界上古老克拉通遭受破坏的最佳例证，而且近年来多学科观测揭示，这一地区深部结构变化复杂，东西差异显著，与显生宙复杂的构造演化过程、岩石圈改造和破坏的空间不均匀性相对应。  

　　中国科学院地质与地球物理研究所地球深部结构与过程研究室研究员陈凌等人利用密集流动地震台阵资料，获得了横跨华北克拉通中部造山带和西部鄂尔多斯盆地的东-西剖面岩石圈结构图像，并与克拉通东部的岩石圈结构图像进行了系统对比（图1-2）。研究发现，在克拉通中-西部地区厚达160-200km的岩石圈内部（图2B中黑色虚线为岩石圈底界面），80-100km深度处存在一个速度随深度下降的间断面（图2B-D中白色虚线、图2E中紫色实线）。这一间断面与华北克拉通东部现今的岩石圈底界面大致处于同一深度（图2B）。基于这一地震学观测结果，并结合其它克拉通地区的岩石圈结构图像以及岩石-地球化学研究资料，他们提出在古老克拉通岩石圈~100km深度处，普遍存在速度降低的间断面和地震波速相对较低的一层结构。这一现象反映了大陆岩石圈内部的垂向不均匀性，标志着在力学强度相对较高的克拉通岩石圈中存在一个力学薄弱层。陈凌等人认为，在中生代太平洋板块俯冲作用影响下，这一薄弱层的存在使华北克拉通东部岩石圈不仅在其底部发生了自下而上的改造，而且可能同时发生了在岩石圈内部的改造（图3），最终导致岩石圈的破坏；而在华北克拉通中-西部以及其它稳定克拉通地区，由于受板缘构造作用影响小，岩石圈内部薄弱层的存在并没有改变这些地区稳定的克拉通属性。 

　　该研究成果于2014年3月发表在国际地学期刊Geology上（Chen et al. Presence of an intralithospheric discontinuity in the central and western North China Craton: Implications for destruction of the craton. Geology, 2014, 42(3): 223-226, doi: 10.1130/G35010.1）。  

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图1. 研究区、地震台站和数据分布 

    图2.（A）沿A-A’和B-B’剖面地形；（B）两条剖面S波接收函数偏移图像；（C）A-A’剖面S波接收函数偏移图像（色标不同于B）；（D）A-A’剖面P波接收函数偏移图像；（E）由面波频散反演获得的Vs垂直梯度。

图3. 中生代华北克拉通活化和破坏模型示意图