研究揭示莫克蘭俯沖帶異常地殼結構及其地震構造意義
近期，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室徐敏研究員團隊和林間院士團隊，聯(lián)合香港中文大學教授楊宏峰以及中山大學工程師曾信等，在北印度洋莫克蘭俯沖帶的地殼結構及其地震構造意義的研究上取得了重要進展。相關研究成果發(fā)表于國際知名地學期刊《地球與行星科學通訊》（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)段構造特征復雜、大震活動頻繁，且毗鄰“中巴經濟走廊”終點站—瓜達爾港，對“21世紀海上絲綢之路”的建設具有重要意義。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固結狀態(tài)、俯沖板片形態(tài)和殼幔結構一直未得到清晰解答。鑒于其厚達數(shù)千米的沉積物輸入和低角度俯沖特性，該區(qū)域被認為容易發(fā)生大型逆沖地震。
2018年，林間院士領導實施的中國-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)。基于此次巴基斯坦近海進行的主動源OBS實驗，研究團隊獲得了莫克蘭俯沖板片的高分辨率地殼速度模型，并結合重力數(shù)據(jù)等進一步揭示了測線的密度和孔隙度結構特征。
研究結果表明，俯沖板片沉積層厚度可達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，這表明了壓實和固結的關鍵深度。火成巖地殼厚度約6-12千米，俯沖傾角約為2°，小默里脊兩側地殼展現(xiàn)出不同的構造來源或經歷了不同的構造演化過程，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構可能與巖漿活動和俯沖板塊水合作用有關。俯沖的沉積物已充分壓實固結，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制。
這項成果揭示了莫克蘭俯沖帶的沉積固結狀態(tài)、板片地殼結構框架和地震發(fā)育特征，有助于更深入理解莫克蘭區(qū)域的地質構造格局，并為進一步評估其地震海嘯風險提供了重要參考。對于“一帶一路”倡議、“中巴經濟走廊”項目的海洋災害預防和全球低角度俯沖帶地震機理研究方面具有重要的科學價值和實際意義。
本研究得到了國家自然科學基金項目、廣東省基礎與應用基礎研究基金項目和中國科學院基金項目等共同資助完成。
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 莫克蘭俯沖帶構造簡圖及OBS測線位置（紅色線條，白點為OBS）
圖2 基于速度模型的莫克蘭俯沖帶結構、地震活動和含水量示意圖
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