海洋所研究揭示西太平洋新生代俯沖起始機制
近日,中國科學(xué)院海洋研究所板塊構(gòu)造與物質(zhì)循環(huán)研究組在Science Bulletin發(fā)表最新研究成果,利用沉積記錄反演西太平新生代俯沖起始期間上覆板塊變形特征,揭示擠壓誘發(fā)俯沖起始。
俯沖起始是板塊構(gòu)造中最關(guān)鍵也最難直接觀測的過程之一。 長期以來,學(xué)界圍繞俯沖究竟是由板塊自身密度差異“自發(fā)”產(chǎn)生,還是需要外部構(gòu)造力“誘發(fā)”,一直存在爭論。由于俯沖起始過程短暫且早期地質(zhì)記錄易被后期構(gòu)造巖漿作用破壞,直接證據(jù)十分有限。研究團隊獨辟蹊徑利用上覆板塊的沉積記錄進行研究,為這一問題提供了新的約束。

圖1 印太交匯區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、Site U1509位置及沉積巖性變化
研究團隊利用國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃(IODP)371航次在Zealandia地區(qū)獲取的深海巖芯,發(fā)現(xiàn)約5560萬年前沉積環(huán)境發(fā)生了劇烈轉(zhuǎn)變。沉積物由硅質(zhì)黏土迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴妓猁}為主,并在之后長期保持穩(wěn)定。值得注意的是,這一變化發(fā)生在全球古新世-始新世極熱事件(PETM)期間,當(dāng)時全球海洋發(fā)生酸化通常不利于碳酸鹽沉積。與全球趨勢相反的沉積響應(yīng),結(jié)合沉積速率顯著降低等證據(jù),指示該區(qū)域很可能經(jīng)歷了一次構(gòu)造抬升,從而減少了陸源輸入并徹底改變了區(qū)域沉積環(huán)境。

圖2 俯沖起始前后板塊運動歷史與“杠桿效應(yīng)”示意圖
時間上,這次構(gòu)造抬升與新特提斯洋關(guān)閉及印度-澳大利亞-歐亞大陸碰撞高度一致。碰撞導(dǎo)致印度-澳大利亞板塊北向運動顯著減速,而太平洋板塊仍持續(xù)向西北運動,形成類似“杠桿效應(yīng)”的受力格局,引發(fā)太平洋板塊逆時針旋轉(zhuǎn),并最終在約5200萬年前誘發(fā)整個西太平洋俯沖帶幾乎同時啟動,支持西太平洋新生代俯沖起始為“誘發(fā)型”。本研究表明,深海沉積記錄能夠有效保存俯沖起始階段的構(gòu)造應(yīng)力信息,為識別俯沖起始機制提供了關(guān)鍵證據(jù)。
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所劉曉文博士,張麗鵬副研究員為通訊作者,孫衛(wèi)東研究員為共同作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金重大研究計劃、國家重點研發(fā)計劃等項目資助。
論文信息:
Xiaowen Liu, Lipeng Zhang*, Weidong Sun. Eocene Neo-Tethys closure induced western Pacific subduction initiation: Insights from sedimentary records in the Zealandia region. Science Bulletin. 2026.?https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.01.037
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