[张贴报告]马里亚纳最南段弧前地块的地壳结构特征以及对岛弧增生和裂解的指示

马里亚纳最南段弧前地块的地壳结构特征以及对岛弧增生和裂解的指示
编号：4085 稿件编号：974 访问权限：私有 更新：2023-04-26 09:12:24 浏览：323次 张贴报告

报告开始：2023年05月07日 08:14 （Asia/Shanghai）

报告时间：1min

所在会议：[SP] 张贴报告专场 » [SP-6-1] 6、海洋地球科学

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摘要
俯冲带作为板块的汇聚消亡和增生区，被形象的比喻为“俯冲工厂”，输入板块作为原材料，将沉积物、蚀变地壳和蛇纹岩化地幔送入工厂，在特定的温度和压力条件下，发生变质、交代、脱水，熔融，形成地幔熔融体，这些熔融体在浮力作用下上升，在上覆板块中产生岛弧，俯冲运行过程中伴随有强烈的构造、地震。随着俯冲板块性质的变化，上覆板块的岛弧会发生增生、张裂，破裂，随后发生弧后扩张以及新一期的岛弧增生。由于探测手段的限制，我们很难观测到俯冲工程内部是如何运行的，但上覆板块中弧前-岛弧-弧后盆连续的地壳结构特征保留了俯冲系统的运行过程和构造演化的重要信息，为我们研究相关动力和运动过程提供了关键证据。
马里亚纳南段弧前地块位于关岛以南，受发散型变形前缘的影响，完全脱离于连续性较好的马里亚纳岛弧。该区域以海沟最深、俯冲板块角度陡峭和古老为特征，不仅如此，此处的“沟-弧-盆”构造单元的特征与马里亚纳中段完全不同，指示了独特的俯冲响应过程和岛弧增生演化模式。本文基于2017年1-3月“探索一号”TS03航次在研究区实施的一条430 km的OBS深地震测线，通过Tomo2d反演走时模拟的方法，重点关注上覆板块由海沟内坡、马里亚纳弧前地块、西南裂谷和帕里西维拉海盆等不同构造单元的地壳和上地幔结构特征。最终的速度结构显示上覆板块的地壳和上地幔速度特征存在明显的横向变化，与构造单元具有很好的对应性。
（1）弧前地块的位于模型170-230 km之间，对应水深为2.5-5.0 km。以3.0 km/s为沉积层的底界面，顶部沉积层厚度为小于0.2-0.5 km。Moho的深度由弧前地块两侧的14-15 km增加至中部的22 km，与岛弧的地形形态具有良好的对应关系。地壳厚度在中部可达19 km，向两侧减少至14 km。按照岛弧的结构特征，可以分为上、中、下地壳三部分，对应的P波速度分别为3.0-6.0 km/s，6.0-6.5 km/s 和 6.5-7.2 km/s。其中上地壳厚度为4-5 km，厚度相对一致，且速度梯度较高，达到1.0 /s，与孔隙度和裂隙度较大玄武质火山岩的速度结构一致。中、下地壳厚度的变化具有相同的趋势，在弧前地块中部厚度分别为2-5 km和9 -10 km, 向两侧逐渐减薄。下地壳的平均速度明显小于马里亚纳中段~4Ma火山前缘，但大于已经停止活动的西马里亚纳洋脊。平均速度的不同可能指示了地壳分异程度的差异。
（2）海沟内坡位于弧前地壳以东，模型230-280 km之间，水深大于5 .0 km，是太平洋俯冲板块与上覆板块直接接触到区域。基于OBS24-26台站中的反射震相PmP，此处地壳厚度仅8 km，远远小于弧前地块的厚度。地壳内部速度为3.0 -6.5 km/s，其中3.0-5.5 km/s的速度等值线总体与海底地形形态一致，但是6.0 km/s和6.5 km/s的速度等值线快速下降。地壳内部速度的快速降低可能与太平洋板块俯冲导致的构造剥蚀和地幔蛇纹石化流体底劈有关。
 （3）西南马里亚纳裂谷位于模型145- 180 km之间，裂谷两侧的边界表现出不同的特征，西侧以高角度单组正断层为界，而东侧表现为多组低角度正断层。此处沉积层厚度为0.5-1.0 km，大于弧前地块区域，可能受地形的影响，接受了较多的深海沉积。Moho面深度由弧前地块下方的22 km抬升至裂谷下方的15 km。Moho面的抬升和海底的加深使得此处地壳厚度为10-14 km。按照岛弧结构的划分，上地壳的厚度为6 km，大于弧前地块，中地壳厚度1-2 km，下地壳厚度2-7 km。
 
关键字
马里亚纳俯冲带,深部地壳结构,主动源OBS探测,岛弧增生,张裂机制
报告人
贺恩远
中国科学院南海海洋研究所

稿件作者
贺恩远 中国科学院南海海洋研究所
丘学林 中国科学院南海海洋研究所
王元 中国科学院地质与地球物理研究所
陈传绪 中国科学院深海科学与工程研究所
黄海波 中国科学院南海海洋研究所
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