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华北克拉通是世界上最古老的陆块之一。自中生代以来，华北克拉通经历了明显的构造活化过程。大规模的构造形变、岩浆活动和沉积盆地形成作用，使华北克拉通成为世界上克拉通活化最为典型的地区之一，其原有的克拉通结构和性质遭到了明显的改造和破坏。直到今天，华北克拉通依旧构造运动强烈，是中国大陆内部地震活动最为频繁的地区之一。华北克拉通改造和破坏的机制和地球动力学原因一直是中外科学家关注研究的焦点，也是争论最为激烈的问题。其中被广泛接受的是拆沉模型和热—机械侵蚀模型。无论是拆沉模型还是热—机械侵蚀模型中的哪一种机制，都伴随着上地幔热物质的流动以及岩石圈和软流圈之间的动态热作用过程。因此，对现今华北克拉通上地幔热结构和对流格局的研究，将有助于我们进一步认识华北克拉通破坏的机制以及现今构造运动的地幔动力学背景。 自20世纪70年代开始，地震层析成像技术的发展从全球和区域尺度揭示出地球内部的精细结构和横向不均匀性，极大地丰富和深化了人类对于地球内部的认识。利用地震层析成像观测数据研究地幔的物理、化学性质和对流格局，已经成为当前地幔动力学研究中一个非常重要的发展方向，受到广泛的关注，并取得了许多重要的成果。 本文首先利用华北克拉通最新的高分辨率S波层析成像速度结构，依据岩石学和矿物物理学的研究成果，在给定上地幔岩石矿物组成和各矿物热—弹性参数的情况下，结合状态方程并考虑高温高压状态下非弹性效应对地震波速度的影响，反演计算了该地区上地幔50～300km深度范围内的温度分布情况及相应的热岩石圈厚度，结果表明:(1)在170km以上的上地幔浅部，温度分布呈现东高西低的趋势，与该地区各构造块体的岩石圈破坏和减薄程度相一致，说明自中生代以来发生在华北地区的大规模岩石圈破坏和减薄构造事件对该地区的上地幔热状态产生了很深远的影响，并且在现今华北东部的上地幔中，依然留有此次构造事件的“热痕迹”;(2)在170～280km的软流圈深度上，热状态相对于浅部，发生明显的反转，西部温度高于东部，表明东、西部陆块在新生代可能经历了不同的深部地幔动力学过程。西部陆块软流圈地幔的高温状态可能与印度—欧亚板块碰撞所导致的青藏高原下方软流圈物质持续向东流动有关;(3)华北克拉通的热岩石圈厚度分布呈现西厚东薄的整体趋势。其中，东部的渤海湾盆地和河淮盆地岩石圈最薄，约为80～100km。西部的鄂尔多斯高原岩石圈最厚，平均厚度达到140～150km，最厚处超过160km。但在鄂尔多斯高原北部的银川—河套地堑，岩石圈明显减薄，厚度仅约90km。(4)计算地表热流与实际观测值符合程度较好，相对误差大多在地表热流观测误差范围内，在一定程度上验证了我们的温度结果的可靠性。 随后，我们利用地震波速与密度之间的转换关系，将波速异常转换为密度异常，并采用有限元方法计算了由该密度异常驱动的华北克拉通上地幔小尺度对流格局，并初步讨论了上地幔对流对该区现今构造活动的影响。结果显示:(1)克拉通东部主要受下降流作用，仅在胶东半岛和渤海湾盆地存在小幅的上升流;中部陕西—山西裂谷带下方，沿着裂谷带走向，存在上升流，但对流幅度有所差异，北部对流活动较为强烈，而南部相对较弱;西部鄂尔多斯高原下为地幔下降流，而其周缘的阿拉善地块、银川—河套地堑以及阴山下方，存在明显的地幔上升流。(2)数值结果与区域均衡重力异常观测之间存在的相关性表明，华北克拉通下的地幔对流作用可能为该区现今的构造活动提供深部的动力学背景。(3)在300km以上深度范围内，地幔流动形变和SKS各向异性之间的互相关性较小，表明华北克拉通的SKS各向异性可能主要源自于浅部岩石圈地幔在外部构造加载作用下的形变或在历史构造事件中遗留下的“化石”各向异性，而非现今深部流体地幔的流动形变。(4)岩石圈厚度的取值对数值结果的影响较小，但较薄的岩石圈地幔可能会对鄂尔多斯高原下的下降流幅度和范围造成过高的估计。