西南伊比利亚海域发现大洋岩石圈剥离:地震学证据揭示潜没板块的新机制 Seismic evidence for oceanic plate delamination offshore Southwest Iberia

背景介绍
在地球板块构造理论中,大洋岩石圈的俯冲和回收是驱动板块运动、塑造地表形貌及引发地震和火山活动的关键过程。然而,关于大洋岩石圈如何在特定构造环境下开始俯冲,以及这一过程如何影响区域地震活动,科学界仍存在诸多未解之谜。
西南伊比利亚边缘位于非洲板块与欧亚板块的汇聚边界,是研究板块相互作用和地震活动的天然实验室。该地区历史上曾发生多次破坏性地震,包括1755年里斯本大地震(估计震级达8.5-8.7级),但对其发震构造的认识一直存在争议。
研究亮点
一项最新研究利用高分辨率地震层析成像技术,在西南伊比利亚近海的马蹄深海平原(Horseshoe Abyssal Plain)下方发现了一个延伸至250公里深度的异常高速体。研究团队提出,这一异常体并非传统意义上的俯冲板块,而是正在发生剥离的大洋岩石圈碎片。
主要发现包括:
深部高速异常体:地震层析成像显示,在1969年Mw7.9级地震震源区下方,存在一个明显的高速异常体,延伸至上地幔深度。
岩石圈剥离机制:研究提出,该高速异常体代表一块正在从上方岩石圈剥离并下沉的岩石圈碎片。这一过程被称为“剥离”或“拆沉”,在陆壳环境中偶有发现,但在大洋岩石圈中尚属首次被明确识别。
地震活动与剥离过程的关系:剥离过程形成的深部断层可能成为大地震的孕育场所,为解释该区域历史大地震的成因提供了新的视角。
数值模拟验证:通过二维数值模拟,研究团队成功复现了在特定条件下大洋岩石圈剥离的过程,支持了地震学观测的解释。
研究意义
该研究的意义在于:
板块构造理论的新视角:首次提供了大洋岩石圈剥离的地震学证据,拓展了我们对板块回收机制的认识,表明除了传统的俯冲作用,剥离也是岩石圈回收的重要方式之一。
地震灾害评估的参考:明确了西南伊比利亚地区大地震与深部岩石圈剥离过程的关联,为评估该区域未来的地震风险提供了重要依据。
地球动力学研究的启示:提出在特定构造背景下,如老的、非火山型的大陆边缘,大洋岩石圈剥离可能是俯冲带形成的先驱过程,对理解俯冲带的起始机制具有启发意义。
研究方法
研究中采用了多种先进的地球物理方法:
地震层析成像:利用布设在陆上和海底的地震仪记录到的远震P波走时数据,反演得到了上地幔的高分辨率速度结构。
数值模拟:采用地球动力学模拟软件Underworld,建立了二维热-力学模型,模拟在汇聚边界条件下大洋岩石圈的变形和剥离过程。
多数据集联合分析:结合了历史地震资料、现代地震观测、重力测量和地质调查结果,对提出的剥离模型进行了全面的验证。
结论与展望
本研究通过地震学观测和数值模拟,首次明确提出了西南伊比利亚近海存在大洋岩石圈剥离的证据,为理解该区域大地震的成因和板块构造过程提供了新的思路。未来,需要进一步开展三维地球物理结构研究,以更深入地揭示剥离过程的细节和影响范围。
此外,该研究提出的剥离机制是否适用于全球其他类似的板块边界,也需要更多的观测和理论研究来验证。这一发现无疑为大洋岩石圈的演化规律和地球动力学过程的研究开启了新的篇章。
参考来源
Seismic evidence for oceanic plate delamination offshore Southwest Iberia