地幔柱诱导的板块减薄如何控制火山活动与长期地震活动性：来自英国-爱尔兰地区的证据

本研究通过地震热成像技术揭示了冰岛地幔柱如何通过诱导岩石圈减薄控制北大西洋火成岩省(NAIP)的火山活动分布。研究人员发现英国-爱尔兰古近纪火成岩省(BIPIP)的火山中心与现今岩石圈减薄区域高度吻合，证实了地幔柱物质横向流动假说。更重要的是，这种岩石圈厚度不均一性至今仍控制着该区域板内地震的分布规律，为理解地幔柱对长期地震灾害的影响提供了新视角。

　　

地球深处涌动的"火龙"如何塑造地表命运？这项发表在《Nature Communications》的研究揭开了地幔柱与岩石圈相互作用的奥秘。就像热刀切黄油，来自核幔边界的地幔柱不仅能在地表形成壮观的火山景观，还会在岩石圈上留下持久的"伤疤"，甚至影响数百万年后的地震活动。北大西洋火成岩省(NAIP)就是这样一个典型案例，其分散的火山中心分布模式长期困扰着地质学家——这些相距上千公里的火山群是如何被同一个冰岛地幔柱"喂养"的？

传统理论认为地幔柱物质会沿岩石圈薄弱带横向流动，但缺乏直接证据。更令人费解的是，英国和爱尔兰地区的地震活动呈现异常不均匀分布，与已知断层毫无关联。这些谜团促使Raffaele Bonadio团队开展了一项跨学科研究，他们发现地幔柱不仅造就了古代火山奇观，至今仍在"遥控"着该地区的地震活动。

研究团队运用三项关键技术：1) 基于爱尔兰阵列和英国宽频带地震台网的表面波层析成像，获得65秒周期瑞利波相速度分布；2) 联合反演瑞利波和勒夫波频散数据的多观测热力学反演(seismic thermography)技术，直接计算岩石圈温度和厚度；3) 模型空间投影法评估岩石圈-软流圈边界(LAB)深度不确定性。通过分析11,238个台站对的波形数据，构建了英国-爱尔兰地区高分辨率岩石圈结构模型。

【Uplift and magmatism in thin-lithosphere areas】

研究发现约6000万年前的古近纪抬升和岩浆活动都集中在现今岩石圈较薄的环爱尔兰海区域。相速度异常与剥蚀量数据呈现显著相关性(Pearson系数0.52)，而通过热力学反演获得的岩石圈厚度与剥蚀量相关性更高(0.77)。如

所示，安特里姆熔岩组等岩浆特征均分布在岩石圈厚度仅85-90km的区域，而中部爱尔兰厚岩石圈区(100-110km)则几乎没有岩浆活动。这表明古新世时期该区域岩石圈可能更薄(约60km)，使浅部软流圈发生广泛减压熔融。

【Seismicity distribution controlled by plume-induced plate thinning】

更惊人的发现是，当前板内地震活动同样集中在这些岩石圈较薄区域和厚度突变带，如图

所示。热力学反演显示薄岩石圈区域温度更高，机械强度更低，在区域构造应力作用下更易发生变形。虽然地震发生在脆性上地壳(约15km厚)，但深部岩石圈黏性流动和上地壳脆性破裂共同调节了应变分配。

讨论部分强调这项研究提供了地幔柱物质横向流动的首个直接证据。岩石圈厚度不均一性可维持数千万年，成为连接深部地幔过程与地表灾害的"地质记忆"。研究建立了完整因果链：地幔柱→岩石圈减薄→软流圈减压熔融→火山活动与抬升→长期力学不均一性→地震活动控制。这一发现不仅解释了NAIP的岩浆分布模式，也为理解其他大火成岩省(如中非裂谷系统)的形成机制提供了新范式。实际意义上，该成果为低活动性板块内部的地震危险性评估提供了新的预测指标——岩石圈厚度变化可能比已知断层更能指示潜在震源区。