“威爾遜”旋回高度概述了地球板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的第一級(jí)模式特征：新大洋打開(kāi)-大洋板塊俯沖-板塊群匯聚-主洋盆閉合-大陸碰撞，旋回周期約4-6億年。近年來(lái)，許多研究表明，自顯生宙（ca. 5.4億年）以來(lái)，全球范圍內(nèi)存在一些比威爾遜旋回更短暫的構(gòu)造與巖漿活動(dòng)旋回。在1000-5000萬(wàn)年內(nèi)，許多非碰撞性的主動(dòng)大陸邊緣經(jīng)歷了多期次的擠壓-伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換，以及巖漿活動(dòng)的峰期與間歇期轉(zhuǎn)變（我們將這類旋回稱為“手風(fēng)琴式”旋回）（圖1）。相關(guān)研究表明，這些構(gòu)造與巖漿活動(dòng)模式的轉(zhuǎn)變與高浮力塊體進(jìn)入俯沖帶的時(shí)間大致相同或稍晚。由于現(xiàn)有的威爾遜旋回沒(méi)有描述到“手風(fēng)琴式”旋回，所以很難全面概括大多地質(zhì)時(shí)期內(nèi)主動(dòng)大陸邊緣的地質(zhì)演變。雖然前人進(jìn)行了詳細(xì)研究，但對(duì)“手風(fēng)琴式”旋回的控制機(jī)制尚未達(dá)成一致。

圖1. 顯生宙以來(lái)“手風(fēng)琴式”構(gòu)造-巖漿旋回分布簡(jiǎn)圖

圖2. “手風(fēng)琴式”構(gòu)造-巖漿旋回的典型模式。(a)-(c) 模式一：伴隨有海溝跳躍的地塊增生與俯沖模式。(d)-(g) 模式二：沿單一海溝的地塊增生與俯沖模式。(h)-(k) 模式三：無(wú)地塊增生的俯沖模式。

針對(duì)以上科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的劉亮副研究員在徐義剛院士的指導(dǎo)下，與國(guó)內(nèi)外合作者基于正演模擬與多學(xué)科觀測(cè)聯(lián)合約束的研究思路，針對(duì)典型的“手風(fēng)琴式”構(gòu)造-巖漿旋回案例（圖2），系統(tǒng)正演模擬了含（多個(gè)）高浮力地塊的連續(xù)俯沖與斷續(xù)俯沖過(guò)程（如圖3），通過(guò)與天然觀測(cè)的現(xiàn)象對(duì)比，研究表明：含高浮力地塊的不連續(xù)俯沖過(guò)程很大程度上控制了模式一、二的發(fā)生（圖3）；僅當(dāng)板片的屈服應(yīng)力臨界值大且密度小時(shí)，含有高浮力地塊的連續(xù)俯沖過(guò)程才可導(dǎo)致手風(fēng)琴式構(gòu)造-巖漿模式的轉(zhuǎn)變（模式三）。

圖2. 含高浮力地塊復(fù)合板塊的不連續(xù)俯沖模型。這里的復(fù)合板塊是指“正常密度”的大洋塊體與高浮力地塊（大洋或大陸屬性）的組合體。C1、C2為第一、二期擠壓，E1、E2為第一、二期伸展。

高浮力地塊（的殘留物質(zhì)）廣泛分布于地質(zhì)歷史時(shí)期的活動(dòng)陸緣和現(xiàn)今的大洋板塊內(nèi)部：距今5千萬(wàn)年、3.5億年、5.5億年以來(lái)的增生地塊物質(zhì)分別占到大陸總面積的~15%、~30%、~42%；且~10%的當(dāng)今洋底由高浮力地塊占據(jù)。因此，本項(xiàng)研究所展示的含高浮力塊體的俯沖過(guò)程，可能曾經(jīng)長(zhǎng)期控制（至少顯生宙以來(lái)的）主動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的演化，并且可能在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)內(nèi)扮演同等重要的角色。該項(xiàng)研究的開(kāi)展，初步填補(bǔ)了威爾遜旋回對(duì)新大洋開(kāi)啟后、陸-陸碰撞前大陸構(gòu)造-巖漿模式頻繁轉(zhuǎn)變的描述空缺，并揭示了高浮力地塊斷續(xù)進(jìn)入俯沖帶對(duì)主動(dòng)陸緣“手風(fēng)琴式”構(gòu)造-巖漿模式轉(zhuǎn)變的控制作用。

?????? 研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Earth and Planetary Science Letters。本項(xiàng)研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目（42330305）和重大研究計(jì)劃集成項(xiàng)目（92355302）的共同資助。

論文信息：

Liu,L.（劉亮）,Li,L.J.（劉麗軍）,Xu,Y.G.（徐義剛）,Morgan,J.P.,2024,Earth and Planetary Science Letters,641,118861. 全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24002942?via%3Dihub