在國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目資助下，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員丘學(xué)林團(tuán)隊與合作者，在馬里亞納俯沖帶南段輸入板塊斷裂和水化過程研究取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果近日發(fā)表于《通訊-地球與環(huán)境》（Communications Earth & Environment）。
沿OBS2017-1測線輸入板塊區(qū)段的速度結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊供圖，下同論文第一作者、中國科學(xué)院南海海洋研究所副研究員賀恩遠(yuǎn)介紹，馬里亞納俯沖帶南段擁有地球最深點(diǎn)——“挑戰(zhàn)者深淵”，其太平洋板塊古老（約1.25億年）、俯沖角度大、板塊撓曲強(qiáng)烈，為典型“冷俯沖帶”；而其西側(cè)約100公里處卻存在年輕的卡洛琳洋底高原（約3000萬年）。這種新老并置的構(gòu)造格局，為研究年輕洋底高原與古老洋殼共同俯沖對俯沖系統(tǒng)的影響提供了天然實(shí)驗室。
研究團(tuán)隊利用橫跨海溝的OBS2017-1廣角深地震測線，基于走時模擬獲得了沿測線的速度模型，發(fā)現(xiàn)卡洛琳高原“抵近”海溝會加劇輸入板塊的局部斷裂與水化，具體表現(xiàn)為：地殼厚度從高原前緣至海溝由16.0公里快速減薄至7.5公里，揭示了從高原向正常洋殼的過渡；高原接近海溝時板塊彎曲率最大，累計斷距大于周圍兩側(cè)，表明區(qū)域內(nèi)破裂程度更大；該區(qū)域地震波速度顯著降低，降幅超過“挑戰(zhàn)者深淵”附近正常洋殼區(qū)，意味著更強(qiáng)烈的巖石圈斷裂和蛇紋石化。
洋底高原向海溝運(yùn)移過程中撓曲斷裂和水化過程的變化。研究團(tuán)隊綜合橫跨海溝的四條OBS測線速度模型與區(qū)域地質(zhì)資料，提出了洋底高原與俯沖帶相互作用的三個階段：高原遠(yuǎn)離海溝時，輸入板塊發(fā)育寬緩、密集的小型斷裂，呈中等程度水化；高原接近海溝時，應(yīng)力集中于高原前緣與海溝之間的狹窄帶，引發(fā)局部極強(qiáng)斷裂和水化；高原進(jìn)入海溝后，其高剛度導(dǎo)致自身斷裂稀疏，水化較弱。
該研究首次揭示了洋底高原在進(jìn)入海溝之前對俯沖帶斷裂與水化的局部強(qiáng)化作用，強(qiáng)調(diào)了俯沖帶水化作用的非均質(zhì)性。其研究成果對于認(rèn)識全球洋底高原初始俯沖過程具有重要意義。（來源：中國科學(xué)報 朱漢斌 李淑）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-026-03408-z