中国团队领衔地震成像研究发现地球板块双撕裂关键证据

　　中新网北京11月4日电 (记者 孙自法)地球板块(也称板片)运动如何由大洋俯冲转向大陆碰撞？这一过程中会发生哪些深部构造现象？这是固体地球科学关注的核心问题和难题。

　　提供关键地震学证据

　　中国科学院地质与地球物理研究所研究员陈凌、兰海强等团队联合伊朗、法国合作者，最近对地球特提斯域内的扎格罗斯–莫克兰俯冲–碰撞转换带进行宽频带地震台网观测，研究识别出两处空间位置、展布方向均不同的板块撕裂，为理解大洋俯冲向大陆碰撞转换的早期过程提供了关键地震学证据。

　　这一地震成像捕捉到地球板块双撕裂关键证据的重要成果论文，11月4日在国际专业学术期刊《自然-地球科学》上线发表。

　　研究团队介绍，想要看清地球板块撕裂这一动态过程，最好的窗口是就在正处于转换进程中的区域进行探测。全球范围内，特提斯构造域是开展这类观测的天然实验室。其中，扎格罗斯-莫克兰一带，是新特提斯洋闭合、大洋俯冲向大陆碰撞过渡的关键地带。

　　本项研究中，研究团队在此布设了由一条主测线、五条辅助测线的宽频带流动地震台阵，采集了2017至2018年近18个月的远震波形数据，提取约5.7万条多频段P波、S波走时数据，利用有限频走时层析成像，重建了研究区上地幔三维波速结构，勾勒出俯冲板块的深部形态。

　　地震成像结果显示，东西两侧大洋与大陆俯冲板块存在截然不同的样貌：东侧莫克兰大洋板块在弧前呈约300公里长的低角度俯冲段，至火山弧下方转为陡倾，可延伸到至少450公里深处；西侧扎格罗斯大陆岩石圈俯冲深度有限，不超过300公里，其下方还保留着一块与上覆大陆板块分离约100公里的古大洋残片。

　　这两侧结构上的巨大差异，通过研究建立近水平、近垂向两类板块撕裂协同发育的演化模型，为认识俯冲—碰撞转换早期原本相连的大洋与大陆岩石圈如何逐步分开，提供了新的见解和关键的地震学约束。

　　两处撕裂未完全隔断

　　进一步研究揭示，区域内发育了两处启动机制完全不一样的板块撕裂：扎格罗斯一侧为水平撕裂，原本相连的大洋与大陆岩石圈先后进入俯冲带，大洋岩石圈密度大、持续下沉，大陆岩石圈密度较小、下沉受阻，洋陆过渡带在差异运动下发生近水平撕裂，并逐步侧向扩展，最终使浅部大陆板块与深部大洋板块分离，在两者之间留下一个缺口。

　　近垂向撕裂发育在扎格罗斯—莫克兰构造转换边界与莫克兰海沟的交汇处，这里有一片地震波传播速度比周围明显更慢的区域，将相邻的大洋与大陆板块分隔开来。不同于海沟后撤主导的经典撕裂模式，该撕裂可能由扎格罗斯碰撞前缘持续北推、转换边界不断增长触发，模型推测该垂向撕裂起始于约800万年前，已向南扩展约200公里。

　　这两处撕裂分头启动、协同作用，一同推动西侧大陆岩石圈与东侧大洋岩石圈逐步解耦，重塑了区域应力场和地幔流场，最终造成造山带沿走向变形、岩浆活动的显著差异。

　　研究团队指出，这两处撕裂并非完全隔断，地震成像在两处撕裂之间捕捉到一段局部连续的高速异常，说明两侧岩石圈可能保留着连通结构。这个“纽带”有助于维持莫克兰地区的低角度俯冲，抑制板块后撤，而撕裂产生的板块缺口，可为高温软流圈物质上涌提供通道，进而影响区域晚中新世以来的岩浆活动。(完)