台湾-菲律宾地区多板块俯冲系统深部地幔结构及动力学取得系列进展

  台湾-菲律宾地区受到欧亚板块、菲律宾海板块以及澳大利亚板块的相互作用,周边发育多条俯冲带,形成了多板块俯冲系统,其内部的板块俯冲形态、软流圈速度场等与单板块俯冲系统存在非常大的差异,同时导致复杂的碰撞造山过程及特殊的岛弧火山演化。而目前对上述地质构造现象的解释缺少关键的地震学证据。 

  近年来,中科院海洋所董冬冬研究组范建柯副研究员与日本东北大学赵大鹏教授合作,利用国际公开的地震学数据,对台湾-菲律宾地区独特的双板块俯冲系统的深部结构进行了系统层析成像研究,为多板块俯冲系统、碰撞造山以及岛弧火山演化等的地球动力学过程提供了重要的地震学约束,深化了对该地区构造演化的认识。 

  成像结果揭示欧亚板块在台湾岛北部、南海古洋脊和马尼拉海沟南部均发生了俯冲撕裂,南海东北部的洋底高原发生了东南向的部分俯冲,这可以很好地解释吕宋岛北部特殊的双火山链和台湾北部特殊的火山岩浆源,以及马尼拉俯冲带南部火山活动中心的西南向偏移等地质现象。欧亚板块的俯冲后撤可能导致台湾海峡和南海东北部之间存在水平地幔流动以及俯冲板块下方的地幔上涌,较好地解释了东沙隆起独特的岩浆活动以及16 百万年(Ma)以来中国东南部玄武岩的喷发。 

台湾及马尼拉俯冲带成像结果 

  方位各向异性结果揭示,在菲律宾中南部的地幔转换带附近可能存在水平的地幔流动。该地幔的水平流动可能是南海东部次海盆印度洋域物质的来源之一。另外,在吕宋岛最北部及其沿岸,存在NE-SW向的平行于南海古洋脊的方位各向异性,这可能与南海古洋脊附近的板片窗内的地幔流动、南海东北部洋底高原的部分俯冲以及南海扩张过程中形成于扩张中心并且平行于洋脊的残余各向异性有关。 

 

菲律宾中南部方位各向异性成像结果

  上述研究成果发表在TectonicsG3PEPIIGRJAES国际地学期刊,范建柯副研究员为第一作者兼通讯作者。上述研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、全球变化与海气相互作用等项目的资助。 

    

  相关论文: 

  Fan, J.*, Zhao, D., 2021. P-wave Tomography and Azimuthal Anisotropy of the Manila-Taiwan-Southern Ryukyu Region. Tectonics, 40, e2020TC006262. 

  Fan J.*, Zhao D., 2019. P-wave anisotropic tomography of the central and southern Philippines. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 286, 154-164. 

  Fan J.*, Zhao D., 2018. Evolution of the southern segment of the Philippine Trench: Constraints from seismic tomography. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 19, 4612-4627. 

  Fan J.*, Zhao D., Dong D., Zhang G., 2017. P-wave tomography of subduction zones around the central Philippines and its geodynamic implications. Journal of Asian Earth Sciences, 146, 76-89. 

  Fan J.*, Zhao D., Dong D., 2016, Subduction of a buoyant plateau at the Manila Trench: Tomographic evidence and geodynamic implications. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 17, 571-586. 

  Fan J.*, Wu S., Spence G., 2015. Tomographic evidence for a slab tear induced by fossil ridge subduction at Manila Trench, South China Sea. International Geology Review, 57:5-8, 998-1013. 


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