东北亚大洋板块俯冲过程研究获进展

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室研究员王志及合作者，在东北亚大洋板块俯冲过程与岩石圈形变响应机制研究中取得了重要突破。相关研究成果发表在《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）上。

东北亚地区的深部动力学过程与地表地质形变响应关系，备受地质学家关注。尽管科学家认识到地表构造与深部板块俯冲过程存在关联性，但是对于中生代以来的地表岩浆活动、岩石圈的减薄、地壳的变形，以及南北重力梯度带的形成机制等地质现象与深部动力学过程的响应关系尚缺乏系统认识。     

该团队利用全球体波成像技术和大量地震数据，获得了东北亚地区的整个地幔（0-2900km）结构，结合地球化学和地球动力学模拟等数据，重构了该地区古大洋板块、伊泽纳崎板块和现今太平洋板块多级俯冲过程的新模式，阐明了大洋板块、洋中脊和岛弧多级俯冲过程在地表地质构造形变的重要作用。研究表明，东北亚地区中生代岩浆活动、克拉通减薄和南北重力梯度带主要受到古代板块俯冲作用的影响，而与现今太平洋的俯冲关系较小。这一研究有助于更深入地探究板块深部动力学过程与地表地质构造形变的响应关系，为揭示地球深部流-固相互作用提供了研究示范。     

研究工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、中国科学院等的支持。中国科学院大洋地质重点实验室、地质与地球物理研究所、中国地质大学（武汉）等的科研人员参与研究。  

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图1. （左）区域构造和新生代岩浆活动分布图。蓝色虚线表示俯冲板块线。不同颜色的三角形表示火山的成因机制与板块之间的联系不同。（右）中生代岩浆活动分布图。     

图2. 不同剖面展示地幔的速度异常结构。三角形表示不同性质的火山成因。通过对高速体（蓝色）的几何形态，板块的下沉速率和板块重建等联合约束，建立高速体与俯冲板块的联系。PO：Proto-oceanic plate， 古大洋板块； IZA： Izanagi，伊泽纳崎板块；PAC：Pacific plate，现今太平洋板块。 

图3.（左）岩浆活动分布和变化趋势图（200-0 Ma）。侏罗纪到早白垩纪（200-140 Ma），岩浆活动主要靠向陆地，而白垩纪则是相反的趋势。（右）模式图解释不同板块的俯冲过程对整个东北亚地区的构造演化的控制作用。