兴蒙－吉黑岩石圈块体的总体速度结构特点是东南部复杂，西北部相对简单。在整个岩石圈尺度上非常一致的特点是，全区具有一个相当稳定而连续的低速层底界面，埋深为230～240km。这一界面之上到Moho之间的圈层内，速度结构十分复杂。这种复杂性不仅表现在岩石圈地幔内，而且也同样表现在软流圈地幔内，并由北东向和东西向2条重要的速度不连续带所控制。
4.2.5.1北东向速度不连续分区界线
该速度不连续带大致沿大兴安岭－太行山东缘之下分布，这里不但是东西两侧地壳厚度的陡变带，而且在岩石圈地幔和软流圈地幔尺度上也是明显的横向速度不连续。该带以西地区的地壳厚度总体大于40km，以东地区小于40km;在岩石圈尺度上，以西地区的速度结构简单，岩石圈厚度较大，基本稳定在150～160km;以东地区速度结构复杂，Moho之下普遍发育双低速层，上部低速层顶界面反映的岩石圈厚度约70～80km，下部低速层顶界面的深度与西侧低速层的顶界面深度一致，约150～160km。充分显示大兴安岭－太行山沿线是兴蒙－吉黑地区岩石圈尺度上的一条重要分界线。
4.2.5.2东西向速度不连续分区界线
该速度不连续出现在大兴安岭－太行山以东地区，大致沿内蒙古围场－奈曼旗，向东经辽宁康平－昌图，到敦化－密山断裂沿线。虽然整个东部地区以低速结构为特点，岩石圈厚度小于80km，但该界线之下深达200km的横向速度不连续仍清楚地反映出南北两侧岩石圈结构的明显不同。值得注意的是，该界线西段(围场－奈曼旗－康平－昌图)深部速度不连续的位置与地质上所说的华北板块与兴蒙－吉黑岩石圈板块间的界线基本一致，反映这里存在一条岩石圈尺度上的速度结构分界线，但东段速度不连续的北界明显受敦化－密山断裂带控制，在传统所说的桦甸－延吉一线至少在岩石圈尺度上不存在明显的速度间断，这似乎显示郯庐－敦密断裂东西两侧的岩石圈结构有所不同。
4.2.5.3低速层与高速层的关系及成因分析
(1)剖面速度结构特点。最为明显的特点是，全区低速圈层底界稳定连续，深度为230～240km。底界之下为连续的速度递增圈层，之上到Moho之间的速度结构复杂。虽然根据横向速度不连续和低速层发育特点将该区总体分为东南部岩石圈减薄区(厚度小于80km)和西北部岩石圈增厚区(厚度大于150km)，但实际上，速度不连续往往是一个宽度和延深都很大的过渡区，特别是所谓的地壳减薄区多以发育双低速层为特点，而且双低速层都与南侧靠近华北平原和东侧靠近日本海之下的巨厚低速圈层相连，明显具有南侧和东侧巨厚低速圈层向西北方向的侵蚀特点，80km厚的岩石圈只是依据上部低速层顶界面埋深所定义的，如果以下部的第二个低速层顶界埋深定义的话，那么，该区由地震Vp波速所定义的岩石圈厚度应基本是一致的。因此，上述岩石圈增厚或减薄区的界定还存在很大的不确定性。但结合该区下部低速层的底界面连续稳定，上部低速层连续性较差的特点分析，双低速层的存在可能为我们重新认识该区岩石圈结构及其演化提供了重要信息。剖面速度结构特征表明，在横向速度不连续过渡带之下及双低速层发育区的上部低速层之下普遍存在长短不一、厚度稳定(单层厚度10km左右)、水平状产出的薄层状高速体，横向上这些薄层高速体出现的底界基本与150～160km厚的岩石圈底界深度一致，而且彼此在横向上藕断丝连，显示了一种原地残留结构特征。
(2)水平切面速度结构特点。最为明显的特点是，兴蒙－吉黑岩石圈块体不同深度圈层之间的速度结构是明显不耦合的，垂向上不同圈层的速度等值线分布彼此呈“立交叠置式”关系。主要表现在如下几方面:
1)地壳内部的速度等值线展布方向以北东向为主，与区域构造单元和主体构造线走向方向一致。
2)岩石圈地幔内的速度等值线展布方向以北北东向和近南北向为主，主体速度等值线为高速条带。
3)低速层圈上部速度等值线展布方向以近东西向为主。
4)低速圈层下部以环状速度等值线为特征。
5)低速圈层底界面到400km深度为稳定连续的速度递增圈层，但靠近日本海方向在300km深度之下存在规模较大的高速块体，向下断续延深可能达近千千米。
(3)速度结构的成因分析。如前述，该区低速层的底界面连续稳定在230～240km深度，而且这一深度与Kondie(1989)总结全球岩石圈地震速度结构时提出的“250km可作为低速带的底界”的认识是基本一致的。因此，我们可以认为240～250km深度的低速层底界面是一个具有全球性特点的物性界面。虽然我们尚不能对这一界面确切的地质意义予以合理的解释，但起码我们可以认为，该区低速圈层及其之上各层圈的速度结构变化与低速层之下的下地幔没有直接的关系，即在低速圈层之下并不存在岩石圈的拆沉或地幔柱(羽)的上涌等现象，而所展示的似乎是低速圈层内部的物质上涌和向大陆一侧的侵蚀。双低速层出现的区域和其结构特点充分反映了这一特点，该区无论是东西向剖面和南北向剖面，出现双低速层的区域都位于兴蒙－吉黑和华北地区东部，即大兴安岭－太行山以东地区，而且双低速层的上部低速层向西北对稳定的岩石圈地幔具有明显的顺层侵入特点，向东南都与一厚度巨大的低速圈层连为一体(图4.2和图4.6)。巨厚的低速圈层在东西向剖面中出现在朝鲜半岛－日本海海域，在南北向剖面中出现在华北平原之下。这种低速圈层起于230～240km深度的区域性低速层底界面，向上可直达Moho，而且它们之间基本没有高速夹层。图4.2显示，华北平原之下的低速圈层与朝鲜半岛－日本海之下的巨厚低速圈层在150～230km深度之间是相通的，所不同的是华北平原之下的低速圈层在100～150km深度之间残存有多个薄层高速体，这些薄层高速体与西侧150～160km厚的稳定岩石圈地幔层相连，向东虽然彼此断开，但仍藕断丝连，深度及厚度一致。结合东西向和南北向剖面速度结构分析，这些薄层高速体似乎都成直径约300km，厚度约10km的圆形片体产出。
剖面速度结构的另一特征是，该区在岩石圈尺度上存在2个明显的横向速度不连续带，一个出现在大兴安岭－太行山东部，另一个呈向南东突出的弧形，沿赤峰－开源到敦－密断裂沿线展布，后者与朝鲜半岛－日本海海域之下的巨厚低速圈层关系密切。这一特点似乎显示，大兴安岭－太行山之下的速度不连续的形成时代早于后者，但不排除在南部后者对前者有进一步的改造与叠加。
岩石圈各圈层的速度等值线分布呈“立交叠置式”关系，主要表现在，地壳范围内的速度等值线总体呈北东向展布，与地表地质构造单元和地貌单元展布方向一致;45～80km深度之间的岩石圈地幔的速度等值线呈近南北向展布;80～150km深度低速与高速过渡圈层的速度等值线近东西向展布;150～240km深度之间软流圈层的速度等值线多成规模不等的环状分布;240～400km深度为速度稳定递增圈层，在靠近日本海一侧，300km深度之下发育规模较大的高速体。上述现象反映的一个重要问题就是该区地壳、岩石圈地幔、软流圈及下地幔的速度结构是不耦合的。
依据上述特征对该区速度结构的成因做如下可能性分析:
1)兴蒙－吉黑地区低速圈层与高速圈层的相互作用主要发生在240km之上的圈层内，在这一尺度上，低速层对高速层的作用非常类似于岩浆的上侵和顺层侵入交代过程，即低速层物质对高速层物质具有明显的侵蚀置换特点，新生的低速圈层内的高速薄层体是早期岩石圈地幔的残余，具有原地被交代置换的特点。地球化学分析结果也证明，该区具有下新上老的岩石圈结构，新生的岩石圈地幔内残存有较老的地幔块体。
2)赤峰－开源到敦化－密山断裂带之下弧形展布的速度不连续及双低速层与朝鲜半岛－日本海海域之下巨厚的低速圈层相连，表现出巨厚的低速圈层物质向北西方向迁移侵入特点。结合该区东部岩石圈动力学背景分析，日本海处于西太平洋板块俯冲带之上，俯冲板片前端具有明显的间断和拆沉现象，在350km之下的巨大深度内存在不规则状的高速叠置块体(图1.7)，由此认为，低速层物质向西北方向侵入的动力源可能与西太平洋板块的俯冲与拆沉作用有关，也就是说，就该区而言拆沉作用只发生在俯冲板片的前端。基于这一认识，大兴安岭之下的高速体就可能是一个早期俯冲岩石圈板块的残余。如简单地将现今西太平洋俯冲板块前端的高速体到日本海沟的直线距离(约1300km)作一对照的话，与大兴安岭之下高速体形成相关的早期俯冲带的位置应在锡霍特－阿林中央断裂带附近。这也从另一个方面进一步说明兴蒙－吉黑地区的2个岩石圈尺度上的横向速度不连续在形成时间上是不同的。同时也意味着该区现今岩石圈结构的形成至少经历了两次与板块俯冲有关的低速物质的上涌和侵蚀作用。结合该区火山活动特点及大兴安岭与松辽盆地的耦合关系分析，第一次速度不连续的形成时代为早白垩世早期，峰期年龄为125Ma。这一时期不但是大兴安岭隆升速率和松辽盆地沉降速率的重要转折期，也是松辽盆地由断陷盆地向坳陷盆地转化的重要时期(图4.17);第二次速度不连续的形成可能与中新世以来日本海的引张及软流圈上涌侵蚀作用有关，吉黑地区东部大面积分布的新近纪和第四纪玄武岩的形成可能是此次软流圈物质上涌在地表的表现形式。这两次软流圈对岩石圈地幔的侵蚀均由东南向西北进行，特别是中新世以来低速圈层向北西方向对岩石圈地幔的侵蚀明显与日本海之下巨厚的低速圈层有关，随着远离日本海，岩石圈地幔的被侵蚀程度明显减弱。这些现象显示，中生代以来兴蒙－吉黑岩石圈块体东部与大洋板块相互作用强烈，早期岩石圈尺度上的构造界线可能成为软流圈侵蚀作用的屏障。由于岩石圈地幔和软流圈地幔的速度结构分区特点与现今构造单元及地貌特征分区特征有着明显的对应关系，说明软流圈地幔的特点直接影响着该区现今构造变形及地貌特征。因此，地形作为大地构造和地表过程相互作用的净结果，与岩石圈的深部作用过程有着密切的成因联系。
3)各圈层速度结构的不谐和特征说明，240km深度稳定的低速层底界面是一个早期形成的界面，这一界面控制着低速圈层的再度演化。因板块俯冲及前端板片拆沉引发的热效应不但对早期的岩石圈地幔产生重要侵蚀，而且对早期低速圈层热质量产生重要的扰动。这种热扰动可能导致下部低速圈层内一系列的低速环状体的形成;环状低速体的上涌不但对两侧的岩石圈地幔物质进行侵蚀交代，而且对其上性质不同的圈层产生向两侧的拖动。低速圈层上部近东西向展布的速度结构和岩石圈地幔内近南北向高速体的形成可能与这一机制有关。
4)深部高密度刚性块体的存在和西太平洋板块的俯冲作用是引发珲春地区深源地震的直接原因。该区在大兴安岭和珲春地区深部均存在高速块体，特别是珲春地区的高速块体与太平洋俯冲板块断续相连。之所以大兴安岭之下的高速块体内没有深源地震发生，而珲春地区深源地震频发，最可能的解释是现今的太平洋俯冲板块并未直接影响到大兴安岭地区之下的高速块体，而珲春地区深部的高速块体直接受到太平洋板块俯冲板块的作用。因此，深部存在刚性高速体和太平洋板块俯冲的双重作用是珲春地区产生深源地震的直接原因。这也从另一个角度说明大兴安岭之下的速度不连续是早期深部作用的结果。
图4.17大兴安岭与松辽盆地耦合关系125Ma是大兴安岭由快速隆升转为缓慢隆升，松辽盆地由快速沉降转为相对缓慢沉降的重要时期(方石等，2005)