近期，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐敏研究員團(tuán)隊(duì)和林間院士團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合香港中文大學(xué)教授楊宏峰以及中山大學(xué)工程師曾信等，在北印度洋莫克蘭俯沖帶的地殼結(jié)構(gòu)及其地震構(gòu)造意義的研究上取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際知名地學(xué)期刊《地球與行星科學(xué)通訊》（Earth and Planetary Science Letters）。于傳海助理研究員為第一作者，徐敏研究員和林間院士為通訊作者。
北印度洋莫克蘭俯沖帶是全球超低角度俯沖、巨厚沉積覆蓋、超寬增生楔的俯沖帶端元代表，其巴基斯坦海域區(qū)段構(gòu)造特征復(fù)雜、大震活動(dòng)頻繁，且毗鄰“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”終點(diǎn)站—瓜達(dá)爾港，對(duì)“21世紀(jì)海上絲綢之路”的建設(shè)具有重要意義。然而，由于該地區(qū)海上探測數(shù)據(jù)有限，其巨厚沉積物的壓實(shí)固結(jié)狀態(tài)、俯沖板片形態(tài)和殼幔結(jié)構(gòu)一直未得到清晰解答。鑒于其厚達(dá)數(shù)千米的沉積物輸入和低角度俯沖特性，該區(qū)域被認(rèn)為容易發(fā)生大型逆沖地震。
2018年，林間院士領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施的中國-巴基斯坦首次北印度洋聯(lián)合考察航次，采集了包括海底地震儀（OBS）、重力測量、多道地震、多波束地形等一系列豐富數(shù)據(jù)?；诖舜伟突固菇＿M(jìn)行的主動(dòng)源OBS實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)獲得了莫克蘭俯沖板片的高分辨率地殼速度模型，并結(jié)合重力數(shù)據(jù)等進(jìn)一步揭示了測線的密度和孔隙度結(jié)構(gòu)特征。
研究結(jié)果表明，俯沖板片沉積層厚度可達(dá)8.5千米，在4-5千米深度處沉積物孔隙度梯度發(fā)生明顯變化，這表明了壓實(shí)和固結(jié)的關(guān)鍵深度。火成巖地殼厚度約6-12千米，俯沖傾角約為2°，小默里脊兩側(cè)地殼展現(xiàn)出不同的構(gòu)造來源或經(jīng)歷了不同的構(gòu)造演化過程，可能代表古洋-洋邊界的殘留，并伴隨著低密度底侵作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)莫克蘭俯沖帶的非典型地殼結(jié)構(gòu)可能與巖漿活動(dòng)和俯沖板塊水合作用有關(guān)。俯沖的沉積物已充分壓實(shí)固結(jié)，而俯沖的上地殼具有高含水量，這些特征可能顯著影響莫克蘭俯沖帶的地震破裂機(jī)制。
這項(xiàng)成果揭示了莫克蘭俯沖帶的沉積固結(jié)狀態(tài)、板片地殼結(jié)構(gòu)框架和地震發(fā)育特征，有助于更深入理解莫克蘭區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造格局，并為進(jìn)一步評(píng)估其地震海嘯風(fēng)險(xiǎn)提供了重要參考。對(duì)于“一帶一路”倡議、“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”項(xiàng)目的海洋災(zāi)害預(yù)防和全球低角度俯沖帶地震機(jī)理研究方面具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金項(xiàng)目和中國科學(xué)院基金項(xiàng)目等共同資助完成。
文章信息：Yu,C.,Xu,M.,Lin,J.,Yang,H.,Zhao,X.,Zeng,X.,He,E.,Zhang,F.,Sun,Z. (2024). Atypical crustal structure of the Makran subduction zone and seismotectonic implications. Earth and Planetary Science Letters. 643: 118896.
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24003297
圖1 莫克蘭俯沖帶構(gòu)造簡圖及OBS測線位置（紅色線條，白點(diǎn)為OBS）
圖2 基于速度模型的莫克蘭俯沖帶結(jié)構(gòu)、地震活動(dòng)和含水量示意圖
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