近日，中國科學(xué)院海洋研究所海底構(gòu)造與地球物理研究組基于菲律賓海板塊周邊陸地臺(tái)站和海底地震儀記錄的背景噪聲數(shù)據(jù)，開展了三維橫波速度方位各向異性層析成像研究，揭示了東向地幔流對(duì)菲律賓海內(nèi)部及周邊邊緣海盆地巖石圈形成與演化的控制作用。研究成果以“Lithospheric Structures of Marginal Sea Basins in and around the Philippine Sea Plate Shaped by Eastward Mantle Flow”為題發(fā)表在地學(xué)領(lǐng)域期刊 Geophysical Research Letters。
邊緣海盆地構(gòu)造演化研究對(duì)深入認(rèn)識(shí)大陸與大洋板塊的相互作用、大陸邊緣演化、全球板塊構(gòu)造以及礦產(chǎn)資源形成等，均具有重要的科學(xué)意義。菲律賓海內(nèi)部及周邊發(fā)育有不同時(shí)期、不同成因的邊緣海盆地，是研究邊緣海盆地形成演化的理想場(chǎng)所。然而，目前對(duì)菲律賓海內(nèi)部的西菲律賓海盆和周邊的南海海盆等邊緣海盆地的成因，尤其是巖石圈的形成演化仍存在爭(zhēng)議。
研究團(tuán)隊(duì)利用菲律賓海板塊內(nèi)部及周邊大量陸地臺(tái)站和海底地震儀記錄的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)，反演獲得了研究區(qū)巖石圈尺度的橫波速度方位各向異性結(jié)構(gòu)（圖1）。結(jié)果表明，在10 km深度，西菲律賓海盆和南海海盆均表現(xiàn)為近似南－北向的方位各向異性，與海底擴(kuò)張方向基本一致，指示了西菲律賓海盆和南海海盆的洋殼是由正常的海底擴(kuò)張形成，未受到其他構(gòu)造作用的影響。與之不同的是，西菲律賓海盆北部在40-90 km深度表現(xiàn)為近似東－西向的方位各向異性，南海海盆在20-60 km深度表現(xiàn)為近似北東－南西向的方位各向異性，均近似垂直于海底擴(kuò)張方向。研究人員推測(cè)，西菲律賓海盆擴(kuò)張結(jié)束后，東向地幔流重塑了西菲律賓海盆北部巖石圈地幔，導(dǎo)致橄欖巖晶體重新定向排列，形成東－西向的方位各向異性；而南海海盆則在擴(kuò)張過程中就受到了東向地幔流的控制，形成北東－南西的方位各向異性（圖2）。
研究表明，自漸新世以來，東向地幔流對(duì)菲律賓海內(nèi)部及周邊邊緣海盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)具有顯著控制作用。該成果對(duì)認(rèn)識(shí)整個(gè)東亞大陸邊緣海盆地深部結(jié)構(gòu)、巖石圈形成機(jī)制及其變形過程具有重要意義。
圖1 菲律賓海板塊及周邊殼幔橫波速度和方位各向異性
圖2 菲律賓海板塊及周邊邊緣海盆地巖石圈形成演化過程圖解
（a）第一階段：~35 Ma以前，西菲律賓海盆巖石圈正常擴(kuò)張及下部巖石圈地幔破壞；（b）第二階段：~35 Ma-15 Ma，東向地幔流對(duì)南海海盆巖石圈地幔形成及西菲律賓海盆巖石圈地幔重形成的影響；（c）第三階段：15 Ma 以后，東向地幔流對(duì)南海和菲律賓海南部深部軟流圈的影響
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所李翠琳副研究員，通訊作者為范建柯研究員，論文合作者還包括中國科學(xué)院海洋研究所董冬冬研究員和吳曉陽博士后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馮吉坤副教授、日本東北大學(xué)趙大鵬教授、加拿大維多利亞大學(xué)Stan Dosso教授。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。研究中海底地震儀數(shù)據(jù)依托“科學(xué)”號(hào)科考船、“嘉庚”號(hào)科考船和“實(shí)驗(yàn)2”號(hào)科考船獲得。
