中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（OMG）深海地球動(dòng)力學(xué)學(xué)科組張江陽(yáng)助理研究員、張帆研究員、林間特聘研究員，聯(lián)合香港中文大學(xué)楊宏峰教授，在馬里亞納海溝俯沖巖石圈的三維撓曲形變研究上取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果近日在線發(fā)表在Tectonophysics（《構(gòu)造物理學(xué)》）雜志。
馬里亞納海溝位于西北太平洋洋底，其最深處的“挑戰(zhàn)者深淵”被譽(yù)為地球第四極，其深海溝是由于西太平洋板塊俯沖到菲律賓板塊之下形成的。板塊在俯沖過(guò)程中發(fā)生撓曲，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)了板塊的強(qiáng)度，板塊就會(huì)發(fā)生斷裂，在海底形成正斷層，并誘發(fā)地震。海水通過(guò)正斷層進(jìn)入地球內(nèi)部，與周?chē)蒯r石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起巖石蝕變（稱(chēng)蛇紋石化）。俯沖板片最終將流體攜帶至地球深部，促進(jìn)了火山活動(dòng)。因此，研究俯沖板塊形變對(duì)認(rèn)識(shí)俯沖帶淺部與深部的物質(zhì)與能量循環(huán)至關(guān)重要，而全球最深的馬里亞納海溝是揭示俯沖帶動(dòng)力學(xué)過(guò)程的理想場(chǎng)所。
圖1 （a） 馬里亞納海溝的地形圖。 （b） 模型設(shè)置
研究人員以馬里亞納海溝為對(duì)象（圖1），根據(jù)高精度海底地形、重力異常、地震等數(shù)據(jù)約束，首次模擬了整個(gè)馬里亞納海溝三維板塊撓曲，計(jì)算了撓曲應(yīng)力與破裂帶的三維空間變化，并揭示了馬里亞納俯沖板塊最南部的水通量明顯多于中北部。理論模擬得到的破裂屈服帶與觀測(cè)到的地表正斷層、拉張型地震，以及地震波速約束的板塊含水區(qū)變化吻合（圖2）。
圖2 馬里亞納海溝俯沖板塊撓曲應(yīng)力的三維分布
本研究揭示了馬里亞納俯沖板塊的三維破裂帶的空間分布特征，指出了俯沖帶巖石圈三維撓曲過(guò)程的重要性，模型可推廣至全球俯沖帶研究。
張江陽(yáng)助理研究員為論文第一作者，張帆研究員和林間研究員為共同通訊作者。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）、中科院中國(guó)-巴基斯坦地球科學(xué)中心、香港研究資助局等項(xiàng)目資助。（信息來(lái)源:中國(guó)網(wǎng)）
