師資
楊亭，南方科技大學地球與空間科學系副教授，從事地球動力學研究。2008年獲武漢大學學士學位，2013年獲中國科學技術大學博士學位。2013年至2016年在加州理工學院進行博士后研究，2016年至2018年在墨爾本大學進行助理研究員工作。2018年12月至今入職南方科技大學。主要研究方向為計算地球動力學，包括地幔對流及其對巖石圈構造的控制作用、板塊構造、地球與行星熱化學演化等。
地球物理學、地球化學、地質學等學科為我們理解地球演化的動力學機制提供了必不可少的，但是時空碎片化的，具有誤差的觀測。地球動力學旨在以基本物理化學規律為限制，構建簡單的，但能夠統一各學科觀測的模型，以幫助我們理解控制地球演化的主要因素。
教育背景
2008年9月 –2013年7月
博士研究生 （地球動力學）
中國科技大學地球和空間科學學院
學位論文： 地幔底部熱化學異常演化及其對地幔對流格局影響的數值模擬
導師：傅容珊
2004年9月 – 2008年6月
本科生（地球物理）
武漢大學測繪學院
工作經歷
2021年1月 –至今
副教授
南方科技大學地球與空間科學系
2018年12月 –2020年12月
助理教授
南方科技大學地球與空間科學系
2016年12月 –2018年12月
助理研究員（地球動力學）
澳大利亞墨爾本大學地球科學學院
2013年7月 –2016年10月
博士后（地球動力學）
美國加州理工學院地震實驗室
研究領域
不同地學觀測是同一個地球熱化學演化的結果，紛繁的地球演化遵循基本的物理化學規律。我工作的主旨在于建立一組統一不同觀測，且滿足基本物理、化學規律的地幔對流（地球熱化學演化）模型。地球物理學觀測得到的現今地表地形和重力場、地球內部結構；地質學和地球化學觀測得到的構造和巖漿活動歷史等數據均應被該模型一致地預測出來。進一步地，類地行星和地球遵循同樣的物理化學規律，卻產生了截然不同的演化歷史，只有地球發育出了人類文明。地幔對流模型也應能在統一的框架下給予其解釋。在過去的幾年里，我做過下面這些項目：
東亞-南美顯著構造差異的主控因素
東亞與南美都經歷了長期的洋陸俯沖。但是兩者構造具有顯著差異。基于地球動力學模擬及對照實驗，我們重新闡釋了導致東亞及南美中生代以來構造演化巨大差異的一級控制因素。我們指出南大西洋在早白堊世晚期的打開使得南美能夠快速地向海溝方向運動，這導致了南美構造從以拉張為主轉變為以擠壓為主；由于亞洲區域長期處于下涌流中心，大西洋類型的海洋難以在亞洲內部打開，這導致東亞構造以拉張為主。
東北亞新生代構造演化的一階動力學過程和主控機制
解釋東北亞新生代構造和巖漿事件時空演化的地球動力學模型仍然缺乏，我們提供了地球動力學模型來解釋主要的區域構造演化。對該地球動力學模型的進一步分析表明：（1）邊緣海是否打開決定著俯沖板片在東亞下方轉換帶內能否滯留; （2）日本海的擴張阻止了晚中新世之后進一步的日本海擴張; （3）東北亞地區下方轉換帶內的滯留板片(stagnant slab)是由日本海擴張引起的，因此應該在30 Ma之后形成。（4）轉換帶內滯留板片的發育促進了貝加爾湖區域晚中新世之后的快速張裂。
要注意，我們期待構建的是簡單的、并且能夠解釋多種地球觀測的地球動力學模型（地球的小白鼠）。但是，它并不需要和觀測完全一致。這就像下面用簡單函數來擬合復雜的觀測一樣。我們不會試圖使用復雜的模型來“討好”觀測。請記住，地球的許多觀測存在極大的誤差。當牛頓計算得到地球是扁率大概三百分之一（現今觀測1/298）的旋轉橢球時，法國在幾年后的大地測量觀測顯示地球是南北極長而赤道扁的紡錘形。基于對觀測，地球動力學家長期以來相信長波長動力地形的振幅遠低于短波長動力地形。直到我們2016-17 年的工作（Yang and Gurnis, 2016; Yang et al., 2017），人們才逐漸改變了認識，相信長波長動力地形主導動力地形的功率譜。
板塊構造和板片俯沖背景下的深源地震
符合區域板塊重建的地幔對流模型再現了地震學觀測的伊豆-小笠原俯沖帶主應力方向和板片形態變化（Yang等，2017，GRL）。 2015年5月30日680公里深Mw7.9級小笠原群島地震是海溝緩慢后撤導致的太平洋板塊屈曲所致。模型顯示數百萬年的板塊構造和地幔對流強烈地影響了幾秒鐘內發生的深震的位置和震源機制。
新生代東南亞構造演化的動力學解釋
結合板塊重建的數據同化地幔對流模型表明：在中新世早期，先前停滯在轉換帶內的板片穿過660千米相變面進入下地幔。這一不穩定過程引發了早中新世之后一系列的區域構造事件：巽他海溝的海溝后撤(trench retreat)速度迅速下降甚至變為前進(advance);巽他半島南部遭受了大規模同步海侵，巖石圈擠壓和盆地倒轉事件;東南亞北部出現了異常的裂谷盆地沉降（Yang et al。，2016，GRL; Yang et al。，2016，Tectonophysics）。在此項目的工作中，我們還開發了代碼，以便在進行可變形板塊重構后能快速計算地殼厚度、地形和地表熱流的演變（Gurnis等，2017）。
高精度動力地形觀測與地幔對流模型預測一致
動力地形是地球動力學模型最重要的預測之一。然而，由于地表地形主要由巖石圈溫度和厚度變化等導致的均衡地形(isostatic topography)組成，自從動力地形的概念提出以來，學術界對于其分布和振幅一直存在爭議。從地表地形中減去均衡地形，得到的殘余地形(residual topography)常被看做動力地形的觀測。我們首次展示殘余地形與地幔對流模型預測的振幅和分布一致（Yang等，2017，GRL），結束了幾十年來在該問題上的爭議。
請注意，殘余地形（動力地形的觀測）與地幔對流模型預測的動力地形之間長期存在的差異使得許多人對于地球動力學模型缺乏信任。我們的工作顯示，兩者長期存在的差異并非來自于地球動力學模型，而是來自于觀測。這和三百年前，牛頓遇到的情況類似。盡管如此，觀測仍然是驅動地球動力學前進的最主要動力。因此，多多謙虛地向地球觀測學者們學習吧。
全球地幔對流中的地幔橫向粘度變化
盡管我們反演的地幔粘度橫向變化在地表與巖石圈結構相一致，但其顯示長波長地幔粘度與溫度的相關性很弱（或負相關）（Yang and Gurnis，2016，GJI）。這表明低溫的板片俯沖導致的地幔混合效率可能比先前認為的低很多。我們的橫向粘度變化反演得到了進一步研究的支持（Dannberg等，2017，G3; Yang等，2017，GRL）并被后續研究廣泛采用。
板塊在海溝的俯沖是驅動地幔對流的最主要驅動力，而我們的反演暗示俯沖板塊在地幔中運動類似于破冰船破冰。雖然板片很硬，但是它主要影響板片周圍的區域，并使得周圍弱化；地幔中的許多地方受到影響很小。
地幔熱柱與巖石圈的相互作用
通過修改地幔對流程序CitcomCU，首次實現地幔熱柱與可移動大陸之間的相互作用。地幔柱可侵蝕大陸巖石圈底部，在板塊運動方向下游形成低地震波速走廊（Yang and Leng，2014，EPSL）。這條走廊的地表地形起伏遠小于海洋巖石圈下熱柱走廊形成的地形，從而難以被觀測，形成“隱藏的熱柱走廊”。
全地幔對流與地球熱化學演化
數值模擬顯示地幔底部熱化學異常的存活時間并不一定隨其粘度而單調變化。一個高粘度的熱化學異常（這或許是可能的）可以阻止沿著CMB的水平流動并將其轉化為上涌流，形成熱柱（Yang and Fu，2014，PEPI）。
巖石圈有效彈性厚度
反演的巖石圈有效彈性厚度(effective elastic thickness)在中國東部較低，以新生代裂谷盆地處為最低。反演的青藏高原的彈性厚度普遍較高，這表明西藏中下地殼流可能只是局部尺度（如對局部沉積、剝蝕的調整）。提著一桶水從一個地方到另一個地方，任一時刻水和桶的速度都不一樣，但最終水和桶的平均速度（具體到下地殼流，應該為水平速度）一致。這是我對于下地殼流的看法。
Please refer to https://www.researchgate.net/profile/Ting_Yang12 for full paper or related data.
正在進行的工作：
（1）俯沖帶動力學及東亞區域構造演化的動力學機制
盡管我們的工作，解釋了東亞中生代以來構造演化的某些特征，比如在一個統一的地球動力學模型中重現了地震層析成像、東北亞新生代巖石圈構造演化、深震震源機制等觀測數據。東亞中生代以來的構造演化仍有許多待解決的難題。
地表地形與重力場數據為俯沖帶動力學提供重要的約束。然而傳統的基于自由滑移地表邊界條件的俯沖帶數值模擬不能計算中短尺度的地表地形。我們對傳統方法進行了改進，使得我們能夠快速、高精度地計算地表地形。這些工作使得我們能夠利用多種尺度的地表地形與重力場觀測來約束俯沖帶動力學。
（2）構建最優的中生代以來全球大尺度板塊俯沖與地幔對流演化模型
數據同化（Tectonic data assimilation）方法以板塊重構作為地幔對流的邊界條件，其給出的板塊俯沖和地幔對流演化模型在一定程度上反映了真實的地球演化歷史，并為理解區域及全球地質事件提供了獨特的視角。一個令人困惑的問題是，雖然幾十年來的地幔對流模型產生的現今密度場與地震層析成像具有一定的相似性，由此計算得到的大地水準面卻并不能夠吻合觀測。由于大地水準面反映了地球深部的密度分布及地幔對流流場，這也即意味著這些最新的地幔對流演化模型可能與實際存在較大的偏差。這為我們使用地幔對流模型解釋地質問題帶來了極大的風險。因此，構建一個合理的、能夠解釋現今大地水準面及地震學給出的地球內部結構觀測的地幔對流模型仍然是目前地球動力學研究的一個重要目標。
（3）地球前板塊構造階段的熱化學演化模式
前面提到，類地行星和地球遵循同樣的物理化學規律，卻產生了截然不同的演化歷史。地球動力學應在統一的框架下對類地行星間不同的演化歷史給予解釋。對地球前板塊構造階段熱化學演化模式的研究，應能為理解類地行星間演化差異提供獨特的視角。相比于顯生宙以來地球演化，前板塊構造階段的地球演化更接近于其它類地行星的演化；而相比于其他類地行星，我們對前板塊構造階段的地球擁有更多的觀測。
（4）囊括地球化學數據于地球動力學模型中
地球動力學模型已經能夠很好地囊括多種地球物理與大地構造方面的數據。然而，迄今地球化學數據仍不能很好地被囊括在地球動力學模型中。這一方面是由于許多地球化學特征指示的動力學背景有多種解釋，另一方面是沒有找到合適的方式逐步將地球化學數據納入地球動力學模型中。我們目前在利用機器學習來綜合分析所有可能的指標，并試圖建立地球化學領域的‘人工智能醫生’，協助我們判斷地球化學數據背后的動力學背景（Guo et al., 2021, G3是對我們工作的一個有力展示）。但期望將來能進一步實現地球動力學模型對微量元素、同位素等數據做出合理的預測。期待地球化學、巖石學領域的學生加入從地球動力學角度重新闡釋巖石學、地球化學數據。
歡迎對我研究方向感興趣的同學加入！
碩士、博士研究生招生：
1： 地幔對流程序的開發
在理解地球的動力學行為及地學數據，也即應用地幔對流程序解決實際問題方面，我們已經做了不少出色的工作。目前國內和國外最主要的差距在于地幔對流程序的開發上。因此，我迫切地期待精通數值計算的同學加入我們組，為中國創建一批能與國際主流程序媲美的地幔對流軟件。
2：利用地幔對流程序理解全球及區域構造演化的動力學機制
這一方向將試圖以地幔對流的視角，重新理解地球物理學、地質學、地球化學等各個方向的觀測數據，并形成對區域或全球構造演化的統一地球動力學模型。因此，歡迎各個專業的學生加入，我將協助你發現并解決許多好玩的地球科學問題。
3：將黏彈塑性地幔對流模型拓展到準靜態地震學的時間尺度（年際）
我們的工作顯示百萬年時間尺度的地幔對流控制著秒級時間尺度的當今地震。隨著地球動力學模擬水平的提高，人們逐漸可以將黏彈塑性地幔對流模擬應用于解釋地震和斷層活動性。這一領域還有許多有意思的事情可以做，如地幔對流模型可以給出與重力場、地表地形、長期板塊構造運動歷史一致的當今中國及全球應力場。這不僅可以為地震動力學模型提供基礎數據，也為不同學科數據提供了更廣闊的解釋平臺。歡迎對地震學和地球動力學均感興趣的學生加入。
博士后招聘：
以地幔對流的視角，重新理解地球物理學、地質學、地球化學等各個方向的數據，并構建區域或全球的統一地球動力學模型。因此，歡迎各個專業的學生加入，我將協助你發現并解決許多好玩的地球科學問題。
論文專著 Please refer to https://www.researchgate.net/profile/Ting_Yang12 for full paper or related data.
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