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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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新研究發(fā)現(xiàn)地幔內(nèi)殘余塊體聚焦地幔上涌
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新研究發(fā)現(xiàn)地幔內(nèi)殘余塊體聚焦地幔上涌 中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員徐義剛團(tuán)隊(duì)同合作者，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，發(fā)現(xiàn)地幔內(nèi)殘余塊體對(duì)地幔上涌存在透鏡式聚焦效應(yīng)。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-通訊》。 一般而言，巖石圈伸展結(jié)束后的熱沉降階段，裂谷盆地會(huì)維持緩慢、平滑且相對(duì)持續(xù)的沉降，若無(wú)后續(xù)巖石圈改造作用疊加，盆地基底深度會(huì)趨近固定值。然而，松遼盆地、渤海灣盆地、南海等地的基底在巖石圈應(yīng)力趨于中性后，至少經(jīng)歷一期加速沉降，基底深度（沉積物厚度）遠(yuǎn)超基于經(jīng)典理論的預(yù)測(cè)值，導(dǎo)致松遼盆地出現(xiàn)巨厚沉積、南海海盆異常深。前人研究表明，巖石圈層位的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程（如周緣俯沖、區(qū)域伸展、巖漿底侵、地殼流等），難以解釋這類出現(xiàn)在較薄陸緣巖石圈之上狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的“異�！背两惮F(xiàn)象。 殘余塊體對(duì)深部地幔（柱）上涌的透鏡式聚焦效應(yīng)示意圖。研究團(tuán)隊(duì)供圖 針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所副研究員劉亮和研究員徐義剛，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員劉麗軍、巴塞羅那海洋科學(xué)研究所教授Jason P. Morgan等中外學(xué)者，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)典型研究區(qū)正下方的深部地幔內(nèi)，曾存在疑似下地幔上涌與地震波高速體共存的現(xiàn)象（此類高波速結(jié)構(gòu)可能代表俯沖板塊或拆沉巖石圈塊體，統(tǒng)稱“殘余塊體”）。在此基礎(chǔ)上提出深部地幔上涌與殘余塊體相互作用導(dǎo)致淺表異常沉降的假設(shè)，并基于正演數(shù)值模擬與多學(xué)科觀測(cè)聯(lián)合約束的思路開展了探索性研究。 研究團(tuán)隊(duì)模擬結(jié)果顯示，在長(zhǎng)期大洋俯沖背景下，當(dāng)660公里深處相變密度跳變≥7%且相變克拉貝龍斜率>-2.8 MPa/K時(shí)，上涌物質(zhì)到達(dá)巖石圈底部前，地表易出現(xiàn)幾十米至八百米深、1000～2000公里寬的沉降區(qū)，但該沉降區(qū)難以長(zhǎng)久維持，上涌物質(zhì)到達(dá)巖石圈底部后，地形會(huì)反轉(zhuǎn)甚至恢復(fù)原狀。若地幔上涌途中接近正在下沉的殘余塊體，地表沉降幅度會(huì)加強(qiáng)至公里級(jí)，沉降中心寬度會(huì)顯著縮小至200公里左右。 上涌物質(zhì)到達(dá)巖石圈底部后，僅會(huì)導(dǎo)致沉降區(qū)一側(cè)地形反轉(zhuǎn)，未受上涌托舉影響的另一側(cè)巖石圈，可最終保留公里級(jí)低洼地形。下沉殘余塊體如同“放大鏡”，將深部地幔上涌（柱）對(duì)地形的影響放大并聚焦到相對(duì)有限區(qū)域，導(dǎo)致狹長(zhǎng)帶內(nèi)出現(xiàn)可維持的地表沉降，研究團(tuán)隊(duì)將此現(xiàn)象命名為殘余塊體對(duì)地幔上涌的透鏡式聚焦效應(yīng)。這種強(qiáng)調(diào)地球深部過(guò)程在地表系統(tǒng)中作用的研究理念，在我國(guó)正逐漸受到重視。 該研究還指出，在缺乏決定性地質(zhì)學(xué)或地球物理學(xué)證據(jù)的研究區(qū)，下地幔低波速結(jié)構(gòu)、上地幔高波速結(jié)構(gòu)與淺表狹長(zhǎng)地帶內(nèi)異常沉降現(xiàn)象共存，可能為指示深部地幔存在快速物質(zhì)上涌或正在形成的地幔柱提供判別依據(jù)。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-62987-1 |
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