海洋所在雅浦俯冲带深部速度结构方面获重要进展
时间 : 2022-03-08     

近日,中科院海洋所董冬冬研究团队利用被动源海底地震仪数据在雅浦俯冲带深部速度结构方面取得新进展,清晰揭示了研究区独特的板块俯冲形态及洋底高原俯冲前缘的拉张减薄,研究结果发表于国际地学期刊Geophysical Research Letters上。

雅浦俯冲带位于西太平洋马里亚纳俯冲带南部,由于卡罗琳洋底高原的俯冲碰撞,该俯冲带具有非常独特的地形地貌及构造特征,如岛弧-海沟间距小、地震活动性弱、无活跃的岛弧火山活动等。浅部的地形地貌及构造活动受控于地壳及上地幔的深部结构,但由于该地区缺少地震台站,雅浦俯冲带的深部速度结构及板块形态尚未可知。而卡罗琳洋底高原目前正同时处于初始张裂与初始俯冲阶段,这在地球上是非常罕见的,其对板块形态的影响以及洋底高原进入俯冲带前的变形尚缺少深入研究。

针对以上问题,研究人员利用在“科学”号在雅浦俯冲带采集的被动源海底地震仪数据及周边的陆地台站数据进行了接收函数正演与层析成像反演研究,清晰揭示了雅浦俯冲带北部与南部分别存在板块的倒转俯冲与小规模的平板俯冲,推断雅浦俯冲带北部板块的倒转俯冲可能是受到超慢速俯冲与东向地幔流的共同作用,南部小规模的平板俯冲可能是卡罗琳洋底高原的部分俯冲导致板块断裂,剩余部分回弹拼贴到上覆板块的结果。该结果很好地解释了雅浦俯冲带独特的构造活动,如11-7 Ma短暂发生的火山活动、弧后帕里西维拉海盆南端不同的布格重力异常等现象。


雅浦俯冲带接收函数与层析成像结果,cd中短横线代表OBS下方的间断面埋深


雅浦俯冲带板块形态示意图

此外,接收函数结果显示,卡罗琳洋底高原北部前缘的垒堑构造带的地壳厚度约为8.5 km,略大于正常洋壳而小于洋底高原。结合成像结果以及前人的数值模拟,研究团队认为雅浦俯冲带北部倒转的俯冲板块可能导致了卡罗琳洋底高原前缘发生拉张减薄,这可能有利于洋底高原的初始俯冲。

该研究由范建柯副研究员、共同通讯作者董冬冬研究员、日本东北大学赵大鹏教授等多位作者共同完成。研究得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、中科院海洋大科学中心重点部署项目以及日本学术振兴会等共同资助。

(文章来源于海洋所官网,“科学”号信息员封婧改编提供)