近日，中國科學院海洋研究所海底構(gòu)造與地球物理研究組基于菲律賓海板塊周邊陸地臺站和海底地震儀記錄的背景噪聲數(shù)據(jù)，開展了三維橫波速度方位各向異性層析成像研究，揭示了東向地幔流對菲律賓海內(nèi)部及周邊邊緣海盆地巖石圈形成與演化的控制作用。研究成果以“Lithospheric Structures of Marginal Sea Basins in and around the Philippine Sea Plate Shaped by Eastward Mantle Flow”為題發(fā)表在地學領(lǐng)域期刊 Geophysical Research Letters。
邊緣海盆地構(gòu)造演化研究對深入認識大陸與大洋板塊的相互作用、大陸邊緣演化、全球板塊構(gòu)造以及礦產(chǎn)資源形成等，均具有重要的科學意義。菲律賓海內(nèi)部及周邊發(fā)育有不同時期、不同成因的邊緣海盆地，是研究邊緣海盆地形成演化的理想場所。然而，目前對菲律賓海內(nèi)部的西菲律賓海盆和周邊的南海海盆等邊緣海盆地的成因，尤其是巖石圈的形成演化仍存在爭議。
研究團隊利用菲律賓海板塊內(nèi)部及周邊大量陸地臺站和海底地震儀記錄的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)，反演獲得了研究區(qū)巖石圈尺度的橫波速度方位各向異性結(jié)構(gòu)（圖1）。結(jié)果表明，在10 km深度，西菲律賓海盆和南海海盆均表現(xiàn)為近似南－北向的方位各向異性，與海底擴張方向基本一致，指示了西菲律賓海盆和南海海盆的洋殼是由正常的海底擴張形成，未受到其他構(gòu)造作用的影響。與之不同的是，西菲律賓海盆北部在40-90 km深度表現(xiàn)為近似東－西向的方位各向異性，南海海盆在20-60 km深度表現(xiàn)為近似北東－南西向的方位各向異性，均近似垂直于海底擴張方向。研究人員推測，西菲律賓海盆擴張結(jié)束后，東向地幔流重塑了西菲律賓海盆北部巖石圈地幔，導致橄欖巖晶體重新定向排列，形成東－西向的方位各向異性；而南海海盆則在擴張過程中就受到了東向地幔流的控制，形成北東－南西的方位各向異性（圖2）。
研究表明，自漸新世以來，東向地幔流對菲律賓海內(nèi)部及周邊邊緣海盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)具有顯著控制作用。該成果對認識整個東亞大陸邊緣海盆地深部結(jié)構(gòu)、巖石圈形成機制及其變形過程具有重要意義。
圖1 菲律賓海板塊及周邊殼幔橫波速度和方位各向異性
圖2 菲律賓海板塊及周邊邊緣海盆地巖石圈形成演化過程圖解
（a）第一階段：~35 Ma以前，西菲律賓海盆巖石圈正常擴張及下部巖石圈地幔破壞；（b）第二階段：~35 Ma-15 Ma，東向地幔流對南海海盆巖石圈地幔形成及西菲律賓海盆巖石圈地幔重形成的影響；（c）第三階段：15 Ma 以后，東向地幔流對南海和菲律賓海南部深部軟流圈的影響
論文第一作者為中國科學院海洋研究所李翠琳副研究員，通訊作者為范建柯研究員，論文合作者還包括中國科學院海洋研究所董冬冬研究員和吳曉陽博士后，中國科學技術(shù)大學馮吉坤副教授、日本東北大學趙大鵬教授、加拿大維多利亞大學Stan Dosso教授。上述研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。研究中海底地震儀數(shù)據(jù)依托“科學”號科考船、“嘉庚”號科考船和“實驗2”號科考船獲得。
