过大兴安岭的东沟-东乌珠穆沁旗地学断面（国家地震局地学断面编委会，1992）为了解研究区的地壳结构提供了重要依据。在地学断面说明书中明确指出过大兴安岭主峰带“林西一带，在中地壳下部存在宽约20km的速度逆转异常体，与大地电磁测深发现的高导层位置吻合”（图2-3（a））。
在执行国家自然科学基金重大项目“兴蒙—北疆及其邻区古生代岩石圈的形成和演化”时，北京大学地球物理系臧绍先、白登海等人建立了横穿大兴安岭的电性及地震波速结构模型。剖面南起赤峰，北至东乌珠穆沁旗，跨越大兴安岭。该剖面中大兴安岭的具体位置从西拉木伦河到西乌珠穆沁旗，宽约150km，其主脊通过五十家子—林西一带。图2-3（b）是在大地电磁测深剖面基础上，给出的地震折射波和转换波探测的结果（白登海等，1993；邵济安等，1994）。
图2-3 大兴安岭深部结构构造图
（a）过大兴安岭地学断面（截取于东沟-东乌珠穆沁旗地学断面，卢造勋等，1993）；（b）电性及地震波速结构图
1—黑色区表示大地电磁测量的低阻层，特征电阻率为5～10Ωm（数字代表电阻率，单位为Ωm）；2—折射波地震速度间断面（该面上下数字代表波速，单位km/s）；3—转换波地震速度间断面；4—莫霍面
DQ—东乌珠穆沁旗；HM—贺根山；XQ—西乌珠穆沁旗；GM—大兴安岭（林西-五十家子）；XR—西拉木伦河；WQ—翁牛特旗；CF—赤峰
上述两部分研究成果十分一致，前者较为细致地给出地壳部分的结构特征，后者更多地显示了岩石圈的结构特征，将它们结合起来可以清楚揭示出大兴安岭的深部地质背景，成为本书讨论的重要基础。
1）大兴安岭下方地壳厚度为38km左右，变化不大，莫霍面平坦，不存在明显山根。
2）据电性结构反演的深部分层特征，西拉木伦河以北分四层（即中地壳分为两层），且中地壳的下层几乎是一低速层。低速层呈透镜状，其波速为6.3km/s，延展大于40km（图2-3（a））。西拉木伦河以南，地壳波速结构分为三层。大兴安岭地区存在两个低速层，其下层呈向上隆状；而南东、北西两侧都只有一个低速层。
3）地幔高导层在各分区明显不同，如果把地幔高导层（＜20Ωm）看作软流圈，那么大兴安岭下部40～70km的上地幔内存在宽90km的低阻区，电阻率＜400Ωm（而相邻两侧电阻率均＞1000Ωm），它代表了一个软流层物质的上涌体，其物理意义还不十分清楚，一种可能是地幔中高压超熔点状态下的非熔融体一旦处于相对开放的减压系统中，便形成半熔融状态的热塑性物质，导电性增强。其上涌体的顶部正对大兴安岭主峰五十家子—林西一带。
4）软流圈的顶面明显上隆，其深度约73km，两侧深度为100～110km（图2-3（b））。内蒙古东乌珠穆沁旗至辽宁东沟的地学断面显示西拉木伦河北侧软流圈的顶面深度为88km，以南为139km，深差51km，或许暗示西拉木伦河深断裂后期对软流圈顶面形态的改造。
上述岩石圈结构是基于地震折射波、转换波和大地电磁测深资料确定的。虽然没有分辨率更高的大陆反射地震剖面资料，但采用同一种方法绘出不同构造带岩石圈结构之间的差异，其结果还是有价值的。大兴安岭的壳幔结构剖面显示了一个典型的在软流圈隆起背景下的伸展构造。除了与软流圈上涌匹配，岩石圈明显呈现细颈化现象外，莫霍面平坦和中地壳呈透镜状也是地壳水平伸展的明显的证据。它们组成一个纯剪切的伸展模型。
在1989年美国公布的“大陆动力学研究的国家计划”中，附了一张穿过亚利桑那州西部Buckskin Rawhide山脉的地震成像获得的地壳速度模型（图2-4），地表隆起部分出露的是由糜棱岩组成的变质核杂岩，其下方的中地壳因地壳伸展而拱起，波速为6.35km/s，该现象被认为有助于确定在中地壳中是以侧向塑性流为主要流动方式。大兴安岭下方加厚的中地壳也存在宽度为40km的透镜状低速层，其波速为6.3km/s（图2-3（a））。结合大兴安岭地表发现的甘珠尔庙变质核杂岩和喀喇沁变质核杂岩（见第八章），可以认为大兴安岭的中上地壳同样存在以侧向塑性流动为主的水平伸展与流变。那么，大地电磁测深手段揭示的软流圈（层）上涌体的现象是否能得到其他研究手段的佐证？
图2-4 亚利桑那州西部Buckskin Rawhide山脉的地壳速度模型