火山活动是地球不同圈层耦合、物质和能量交换最为强烈的表现形式。自20世纪60年代提出以来，板块构造理论明确了板块边界的火山成因。然而，板块构造理论对于大量发生在大陆内部的火山成因尚未给出答案。因此，研究陆内火山的成因及动力学机制，对于丰富和完善板块构造理论具有重要的理论意义。

中国东北陆内火山的起源是长期困扰地学界的重要的问题，经典的板块构造理论和地幔柱模型无法解释中国东北的陆内火山形成机制。长白山火山是东亚大陆最大的活火山，以其历史上频繁而重大的喷发活动而闻名，特别是公元946年的“千年大爆发”，被认为是有史料记载以来全球最剧烈的火山事件之一，这次巨大的喷发不仅重塑了当地的地理面貌，也对全球气候产生了深远的影响性。此外，中国东北的火山活动具有独特的时空迁移特性，火山活动迁移从28Ma东部的长白山-牡丹江地区（CMR）开始，至15Ma扩展至西部兴安岭（XMR）和北部五大连池（图1A），尽管松辽盆地处于一个活跃的火山带中心，但缺乏火山活动（图1B）。东北火山起源与太平洋板块俯冲、滞留、后撤的关系，以及控制火山时空分布不均一性的机制是陆内火山动力学研究的前沿科学问题。

图1（A）中国东北在东北亚的构造位置；（B）松辽盆地地质环境与板内火山活动。三角形表示火山。不同年代的火山用彩色圆点描绘；（C）沿剖面（a—a′）的横截面地震速度异常模型

研究团队通过综合利用板块重建、地震数据和火山数据，对过去33Ma太平洋板块的俯冲动作及其引发的东北陆内火山进行了精细的二维数值模拟（Underworld2），成功揭示了太平洋板块俯冲对中国东北部地幔动力学和火山活动的深远影响。研究系统地揭示了由于太平洋板块俯冲造成的地幔上涌和松辽盆地下岩石圈不稳定滴落（dripping）控制了中国东北地区自28Ma以来的火山活动的时空迁移和盆地的沉降。

图2（A）模型演化结果；（B）显示了A中黑框中轮廓的放大区域；（C）模型熔化分布 (D) 1B 中剖面 (a—a') 的 S 波的地震层析成像

研究显示，由于28–15 Ma太平洋板块的俯冲导致长白上下方大规模的地幔上涌，并造成了火山活动（图3A）。随着太平洋板块的持续推进（15—5 Ma；图3B），上地幔小尺度的地幔流扰动造成了松辽盆地下方岩石圈出现不稳定的滴落。同时，松辽下方的岩石圈下沉在兴蒙造山带下方引发局部、小规模的地幔上涌。随着太平洋板块在地幔转换带俯冲滞留并继续向西推进（5Ma—现在；图3C），松辽盆地下方的岩石圈dripping进一步发展，驱动长白山下方的地幔东向上升，可能造成了东部长白山和镜泊湖火山的剧烈喷发，同时也造成了兴蒙造山带下方的上地幔上涌及熔融，形成哈拉哈、阿巴嘎等火山的活动。

动力学模拟所揭示的由太平洋的俯冲所引发的松辽盆岩石圈的不稳定滴落（dripping）（图2A）得到了地震层析成像、熔融分布、莫霍面深度变化以及残余地形等多方面地球物理观测数据的支持。层析成像结果（Guoet al., 2016; Guo et al., 2018）显示的松辽盆地下方延伸至300km的高速异常形态以及长白山下方上地幔广泛分布的低速异常（图2D）与动力学模拟预测结果高度一致。模型揭示的兴蒙造山带下方的部分熔融程度高达12%，而在兴蒙造山带下方则约为4.5%（图2C），也与最近的Zhang & Guo et al. （2022）等开展的热动力学联合反演结果一致。研究成果揭示了深俯冲的太平洋板块对于东亚大陆岩石圈的改造作用，对于认识新生代东北亚构造格局的演化历史以及陆内火山的深部成因和动力学过程具有重要意义。

图3 中国东北时空演化模式图

近期，《地质》（Geologoy）杂志在线发表了来自北京大学地球与空间科学学院张南长聘副教授团队和南方科技大学海洋科学与工程系郭震副教授团队共同研究的成果，标题为“An ongoing lithospheric dripping process beneath northeast China and its impact on intraplate volcanism”。北京大学地球与空间科学学院博士研究生林飞宇、硕士研究生齐亮（已毕业）为论文共同第一作者，张南、郭震为论文共同通讯作者。该成果获得国家重点研发计划（2021YFA0716001）资助。