伊豆－小笠原俯沖帶太平洋板片發生撕裂和反轉

　　在國家自然科學基金項目（批準號：41861134009）資助下，中國科學技術大學張海江教授研究團隊和英國布里斯托大學Robert Myhill博士在伊豆－小笠原俯沖帶太平洋俯沖板片形態分布的研究工作中取得重要進展，確定了伊豆－小笠原俯沖帶板片的高分辨波速結構，發現該板片在上地幔深部和地幔過渡帶存在撕裂且撕裂兩側有明顯差別，進而約束了該板片在上地幔深部和地幔過渡帶的變形和流變學性質。研究成果以“Slab Morphology and Deformation Beneath Izu-Bonin”（伊豆－小笠原俯沖帶板片形態和變形研究）為題，2019年3月21日在線發表于Nature Communications（《自然·通訊》）上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-09279-7。

　　板塊俯沖是全球板塊構造學說的一個重要組成部分。板片在俯沖過程中不僅會攜帶不同的物質組分到地球內部，且其運動軌跡受很多因素控制，包括板片本身的密度和流變學性質以及周圍地幔的運動狀態。通常俯沖板片的形態是以板片內發生的地震分布來確定，但由于板片內部地震非均勻分布尚不能給出板片完整的形態信息。因相對較冷的板片在俯沖帶會呈現地震波高速異常，目前也采用地震成像方法來確定俯沖板片形態。但是，在大洋俯沖帶上方的地震臺站分布稀疏，傳統的地震成像方法只能給出分辨率較低的俯沖板片結構。

　　張海江教授研究團隊長期致力于不同尺度地下結構先進地震成像算法的研發。研究中，該團隊采用雙差地震成像算法，利用全球地震臺站記錄的伊豆－小笠原俯沖帶地震到時數據，獲得了該區域俯沖板片的高分辨形態分布特征。研究發現該俯沖板片在上地幔深部和地幔過渡帶（深度300-650km）存在撕裂且撕裂兩側存在明顯區別：在北側，板片停滯并幾乎平躺在地幔過渡帶底部；而在南側，俯沖板片發生了反轉，上下顛倒地平躺在地幔過渡帶底部，這是首次在全球俯沖帶發現該現象。此外，研究團隊認為俯沖板片所呈現的彎曲、撕裂和反轉特征是由于海溝從北向南前進的速率在加快，且剪切生熱導致的低速異常條帶表明板片的變形以局部剪切為主要機制，俯沖板片在上地幔深部和過渡帶具有高粘滯性，這與地球動力學數值模擬結果一致。此外，該團隊發現2015年伊豆－小笠原俯沖帶無震區域深度達680km的M7.9深源地震是發生在板片撕裂附近且位于反轉板片內部較冷的部分，解釋了該深源地震產生的機制。