新研究揭示太平洋俯沖板片與上地幔變形特征

近日，一項最新研究揭示了新西蘭北島弧后地區南部上地幔和俯沖板片的變形特征。相關成果發表于《構造物理》（Tectonophysics）。

由中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員趙明輝團隊與浙江海洋大學以及西澳大利亞地質調查局、新西蘭惠靈頓維多利亞大學合作，通過收集區域臺網的地震波波形資料，利用剪切波分裂方法，刻畫了上地幔介質各向異性，揭示了俯沖板片與上覆巖石圈變形和地幔流動特征。

研究區上地幔和俯沖板片變形模式圖。研究團隊供圖

新西蘭北島位于太平洋板塊與澳大利亞板塊之間的斜向匯聚邊界——Hikurangi俯沖帶上。該俯沖帶發育有陶波火山區，而在該火山區以西150 km左右的弧后區域又發育有塔拉納基火山；在北島中部，呈東西向的Taranaki-Ruapehu構造線（TRL）附近上覆巖石圈可能發生了拆沉。研究區構造作用強烈，是研究俯沖板片變形、巖漿活動與巖石圈拆沉相互作用的天然實驗室。

最新研究表明，研究區近震快波方向有明顯不同，北東側呈北東向，表明俯沖板片內發育有平行于海溝方向的正斷層（形成于外緣隆起地區），或者陶波火山區地殼內含流體裂隙；而西南側轉變為南東向，呈垂直海溝方向，推斷與不同深度的俯沖板片的應力變化。同時，該垂直于海溝方向的快波方向表示上地幔可能存在角落流，將部分蛇紋巖化的弧前地幔拖入弧后深部地幔，脫水產生的流體/熔體發生進一步交代而形成了遠離火山弧的塔拉納基火山的深部巖漿。

而遠震快波方向平行于海溝走向，推斷存在板下地幔流或俯沖板片內存在平行海溝方向的裂隙；遠震S/SKS分裂結果表現有較大的延遲時間，或是俯沖板片與 410 km不連續面的交互作用的結果，或與Taranaki-Ruapehu構造線附近的巖石圈拆沉有關。

論文第一作者兼共同通訊作者、中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室副研究員曹令敏表示，該項研究揭示了太平洋俯沖板片與上地幔變形特征，闡明了俯沖板塊與410 km間斷面相互作用的深部動力學過程，構建了研究區斜向俯沖的構造格局，同時對弧后巖漿活動分布和成因提供重要科學參考。

上述研究得到國家自然科學基金、中國科學院南海海洋研究所發展基金、中國科學院戰略性先導科技專項（B類）等項目的共同資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230455