JGR:SE||多俯冲板块相互作用引起的上地幔变形研究取得新进展

边缘海与大洋地质重点实验室

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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赵明辉研究团队联合剑桥大学地球科学系、中国科学院地质与地球物理研究所、印尼万隆技术学院、西澳大利亚大学以及浙江海洋大学，使用布设在苏拉威西岛上的流动地震台数据，合作研究了多俯冲系统交互作用下上地幔变形模式，研究成果发表于国际地学期刊《地球物理研究-固体地球》（Journal of Geophysical Research-Solid Earth），中国科学院南海海洋研究所曹令敏副研究员（第一作者）、剑桥大学吕川川博士和浙江海洋大学何小波博士为共同通讯作者。

北苏拉地块位于印度尼西亚苏拉威西岛北部，地处多板块交界处，新生代构造运动活跃。北侧的苏拉威西海板块向南俯冲到苏拉威西岛下方约250 km，东侧的桑义赫板块向西俯冲至其下方600km之下，两个俯冲板块上下交叠，其南侧隐没于岩石圈内的苏拉板块阻止了苏拉威西海板块的进一步向南俯冲，三板块影响着北苏拉地块上地幔流动与变形特征。复杂的构造环境为我们研究多板片交互作用下上地幔物质流动和变形模式提供了理想场所。

剪切波分裂方法可以获得各向异性的快波偏振方向和快慢波延迟时间，是揭示地幔流动和岩石圈变形最直接的观测手段之一。本研究利用近震 S 波和远震 S 波及 SK(K)S 波形分裂来计算北苏拉地块及周缘的地震各向异性。结果发现，1）桑义赫板块和苏拉威西海板块的俯冲系统内均发育有典型的地幔楔对流，但苏拉威西海板块俯冲形成的地幔楔对流受到弧形板块形态控制；2）在Tomini湾，俯冲的苏拉威西海板块上方观测到斜交于北苏拉威西海沟走向的快波方向，推断是桑义赫板块与苏拉威西海板块俯冲相互作用的结果；3）苏拉威西海板块俯冲形成的地幔楔最南端为东西向快波方向，可能与苏拉板块的俯冲有关。该研究成果为深入理解和认识印尼北苏拉地块多俯冲系统相互作用下的上地幔变形提供了新的地震学依据。

该研究得益于国家自然科学基金西太重大项目（郝天珧-91858212）、中国科学院战略性先导科技专项（B 类）、国家自然科学基金、英国艾萨克牛顿信托基金和英国全球挑战研究基金等共同资助完成。

图1 研究中所有台站的近震S和远震S/SKS分裂结果

图2 北苏拉地块周缘多板片俯冲作用下岩石圈和上地幔变形模式