非典型俯冲带系统演化规律获得新认识

  近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)研究员赵明辉团队联合浙江海洋大学研究团队,在非典型俯冲系统的演化规律研究方面取得了新进展。相关成果于近日发表在Gondwana Research《冈瓦纳研究》)上,研究生王星月为第一作者,赵明辉为通讯作者,曹令敏、何小波、程锦辉为论文共同作者。 

  俯冲带是地球上最大的物质循环系统,具有复杂的构造活动,是板块构造理论中至关重要的地质单元。当年老的、厚的、密度大的大洋板块俯冲到年轻的、薄的、密度小的大洋板块之下时,称为典型俯冲,如:伊豆-小笠原-马里亚纳(IBM)俯冲带。当年轻板块向年老板块俯冲时,称为非典型俯冲,如:穆绍海沟(Mussau Trench)、约尔特海沟(Hjort Trench)和存在争议的加瓜海脊(Gagua Ridge),且构造环境及控制因素是认识非典型俯冲的关键因素。 

  研究团队通过系统分析穆绍海沟、约尔特海沟和加瓜海脊的构造演化背景及地质与地球物理结构特征,提升了对板块俯冲体系的认识。研究认为:当板块边界以走滑分量为主,处于走滑挤压构造环境,且由老板块向着新板块运动时,更易形成非典型俯冲。加瓜海脊不具备这种构造环境,速度结构剖面没发现俯冲证据(1),因此,不属于非典型俯冲。 

  基于构造环境和控制因素提出了两种非典型俯冲演化模式(2):当板块边界近平行或重合于年轻板块的残余扩张脊时,以走滑分量为主的走滑挤压应力条件下可直接形成非典型俯冲(如约尔特海沟);当板块边界近垂直于年轻板块的残余扩张脊时,在年老板块向年轻板块运动的初期,海槽作为二者之间的板块边界,随着以走滑分量为主的走滑挤压应力的增加,年轻板块沿着其内部的一个转换断层向年老板块俯冲,形成非典型俯冲(如穆绍海沟)。 

  该研究得到了西太平洋地球系统多圏层相互作用重大研究计划、国家自然科学基金和中国科学院边缘海与大洋地质实验室基金的联合资助。     

  相关论文信息:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1342937X22003069

1 a)穿过Gagua海脊的T1B测线水深图;(bT1B测线的多道地震剖面;(cT1B测线的P波速度模型

图2 非典型俯冲的两种构造演化模式。模型1(a, b, c)板块边界近平行于年轻板块扩张脊;模型2(d, e, f)板块边界近垂直于年轻板块扩张脊。红-黄-蓝表示板块年龄逐渐增大。


附件下载: