近日,中國科學院邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室(OMG)趙明輝研究團隊,聯(lián)合廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、中國科學院深海科學與工程研究所和法國海洋開發(fā)研究所等研究團隊,對南海東北部馬尼拉海溝的俯沖碰撞過程開展了相關研究,并取得了新認識,成果發(fā)表于國際期刊Tectonophysics(《構(gòu)造物理》)上。劉思青博士為論文的第一作者,趙明輝研究員為通訊作者,高金尉副研和Sibuet教授為論文的共同作者。
馬尼拉俯沖帶是南海現(xiàn)今惟一的俯沖匯聚邊界,獲得沿馬尼拉海溝俯沖到呂宋島弧之下的板片構(gòu)造屬性,對于南海與周邊板塊形成演化歷史及構(gòu)造重建至關重要。
研究團隊通過搭載國家基金委南海北部地球物理航次(NORC2015-08和NORC2016-08),在南海東北部21°N采集了一條長280km、東西走向、穿過馬尼拉俯沖系統(tǒng)的深地震測線OBS2015-2_OBS2016-1(圖1),包括南海北部陸緣、馬尼拉海溝(MT)、增生楔(恒春海脊)、弧前盆地(北呂宋海槽)和火山弧(呂宋島弧)等構(gòu)造單元。研究人員將多道地震、重力模擬、天然地震等地質(zhì)與地球物理數(shù)據(jù)有機融合,取得如下創(chuàng)新認識:
(1)測線下方的深部速度結(jié)構(gòu)(圖2B)總體表現(xiàn)為減薄陸殼速度結(jié)構(gòu)特征,存在一個速度差異邊界(VDB);邊界以西,表現(xiàn)為在減薄地殼下方存在一個約3 km厚的下地殼高速層,邊界附近有明顯的上地殼速度等值線凸起特征(Bump);而邊界以東,在減薄陸殼頂部發(fā)育一套速度異常體(Undefined Body),位于增生楔底部,與拆離斷層相連,東部被馬尼拉平移斷層(MTF)切斷。
(2)基于三條測線由俯沖到碰撞的速度結(jié)構(gòu)特征(圖2),以及古地磁數(shù)據(jù)證實的呂宋島弧微塊體(Lutao 和Lanyu)(圖1)、馬尼拉板片和MTF 不同程度的順時針旋轉(zhuǎn),創(chuàng)新性地提出了兩種呂宋島弧與歐亞板塊的碰撞演化的端元模式,回答了俯沖板片的地殼屬性問題(圖3)。
該研究得到了西太平洋地球系統(tǒng)多圏層相互作用重大研究計劃、國家自然科學基金和中國科學院邊緣海與大洋地質(zhì)實驗室基金的聯(lián)合資助。
相關論文信息:http://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229605
圖1 研究區(qū)主要構(gòu)造單元及區(qū)域測線(OBS2015-2_OBS2016-1,T1,T2)位置圖。VDB代表速度差異邊界,COB代表洋陸轉(zhuǎn)換邊界(黑色),MTF代表馬尼拉平移斷層(紅色)
圖2 OBS2015-2_OBS2016-1測線與T1、T2測線對比圖,三條測線上均可識別到減薄陸殼邊界發(fā)育的小隆起(Bump)及速度異常體(Undefined Body)
圖3 南海減薄陸殼、洋殼及花東海盆-菲律賓海板塊(HB-PSP)之間的構(gòu)造演化關系示意圖。分為兩種模式:第一種模式是減薄陸殼已向東俯沖40 km(A和B),第二種模式是俯沖下去的全是洋殼(C和D)
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