馬里亞納海溝俯沖巖石圈三維形變研究取得新進展
中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）深海地球動力學學科組張江陽助理研究員、張帆研究員、林間特聘研究員，聯(lián)合香港中文大學楊宏峰教授，在馬里亞納海溝俯沖巖石圈的三維撓曲形變研究上取得重要進展，相關成果近日在線發(fā)表在Tectonophysics（《構造物理學》）雜志。
馬里亞納海溝位于西北太平洋洋底，其最深處的“挑戰(zhàn)者深淵”被譽為地球第四極，其深海溝是由于西太平洋板塊俯沖到菲律賓板塊之下形成的。板塊在俯沖過程中發(fā)生撓曲，當應力超過了板塊的強度，板塊就會發(fā)生斷裂，在海底形成正斷層，并誘發(fā)地震。海水通過正斷層進入地球內部，與周圍地幔巖石發(fā)生化學反應，引起巖石蝕變（稱蛇紋石化）。俯沖板片最終將流體攜帶至地球深部，促進了火山活動。因此，研究俯沖板塊形變對認識俯沖帶淺部與深部的物質與能量循環(huán)至關重要，而全球最深的馬里亞納海溝是揭示俯沖帶動力學過程的理想場所。
研究人員以馬里亞納海溝為對象（圖1），根據(jù)高精度海底地形、重力異常、地震等數(shù)據(jù)約束，首次模擬了整個馬里亞納海溝三維板塊撓曲，計算了撓曲應力與破裂帶的三維空間變化，并揭示了馬里亞納俯沖板塊最南部的水通量明顯多于中北部。理論模擬得到的破裂屈服帶與觀測到的地表正斷層、拉張型地震，以及地震波速約束的板塊含水區(qū)變化吻合（圖2）。
本研究揭示了馬里亞納俯沖板塊的三維破裂帶的空間分布特征，指出了俯沖帶巖石圈三維撓曲過程的重要性，模型可推廣至全球俯沖帶研究。
張江陽助理研究員為論文第一作者，張帆研究員和林間研究員為共同通訊作者。本研究受到國家自然科學基金委、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）、中科院中國-巴基斯坦地球科學中心、香港研究資助局等項目資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.228944
圖1 （a） 馬里亞納海溝的地形圖。（b） 模型設置
圖2 馬里亞納海溝俯沖板塊撓曲應力的三維分布
