西北太平洋地区在新生代期间经历了广泛的构造变形，是研究板块相互作用动力学过程的重要区域。太平洋板块和菲律宾海板块在鄂霍次克板块和欧亚板块下俯冲，形成边缘海、扩张带和广泛分布的岛弧。然而，由于数据和方法的限制，该区域已有的层析成像结果仍然缺乏共识，了解西北太平洋地区的地球动力学特征是一项具有挑战性的课题。
中科院地质地球所地球与行星物理院重点实验室的吕彦副研究员、李娟研究员与刘丽军副教授、赵连锋研究员等，使用发展的地震波速度与各向异性层析成像方法，得到了西北太平洋地区地幔顶部高精度的Pn波速度和各向异性图像（图1），获得了较前人明显不同的成像新发现，为研究板块俯冲、地幔对流过程以及火山和弧后盆地下的结构提供了新的地震学依据。
研究揭示了日本海盆下方的低速异常，其空间范围与海洋地壳的分布相对应。结果表明30-15 Ma的年轻洋壳以下地幔顶部的P波速度比正常情况低4%-5%，这为研究洋中脊两侧地震波速度变化提供了新的地震学基础。前人成像研究中，日本以西大尺度的低速图像是其它方法相对低的成像分辨率造成的。Pn各向异性为研究该地区的动态演化提供了新的视角。太平洋和菲律宾海俯冲带地区的Pn快波方向与碰撞边界平行，这种各向异性模式源于活动岛弧火山下占主导地位的B型橄榄石。在日本列岛的西部和西北部，Pn各向异性的快速方向总体上垂直于最近的沟槽，这种沟槽垂直快波方向显示了俯冲主导地幔流动诱导的橄榄石的晶格优选取向。目前日本海盆下方E-W的Pn快波方向表明橄榄石的晶格取向由海盆停止扩张后俯冲主导的地幔对流过程重新排列（图2）。
图1 西北太平洋地区地幔顶部Pn波速度与各向异性结构
图2 西北太平洋地区动力学过程示意图
该项研究提供了西北太平洋地区上地幔结构和变形的更多细节，也展示了发展的Pn波速度与各向异性成像方法的独特优势。
研究成果发表于JGR。(Lü Y, Li J, Liu L J, et al. Complex uppermost mantle structure and deformation beneath the Northwest Pacific region[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, DOI:10.1029/2019JB017356)(原文链接)