近日，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所板塊構(gòu)造與物質(zhì)循環(huán)研究組在Science Bulletin發(fā)表最新研究成果，利用沉積記錄反演西太平新生代俯沖起始期間上覆板塊變形特征，揭示擠壓誘發(fā)俯沖起始。
俯沖起始是板塊構(gòu)造中最關(guān)鍵也最難直接觀測(cè)的過(guò)程之一。長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)界圍繞俯沖究竟是由板塊自身密度差異“自發(fā)”產(chǎn)生，還是需要外部構(gòu)造力“誘發(fā)”，一直存在爭(zhēng)論。由于俯沖起始過(guò)程短暫且早期地質(zhì)記錄易被后期構(gòu)造巖漿作用破壞，直接證據(jù)十分有限。研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑利用上覆板塊的沉積記錄進(jìn)行研究，為這一問(wèn)題提供了新的約束。
圖1 印太交匯區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、Site U1509位置及沉積巖性變化
研究團(tuán)隊(duì)利用國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP）371航次在Zealandia地區(qū)獲取的深海巖芯，發(fā)現(xiàn)約5560萬(wàn)年前沉積環(huán)境發(fā)生了劇烈轉(zhuǎn)變。沉積物由硅質(zhì)黏土迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴妓猁}為主，并在之后長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。值得注意的是，這一變化發(fā)生在全球古新世-始新世極熱事件（PETM）期間，當(dāng)時(shí)全球海洋發(fā)生酸化通常不利于碳酸鹽沉積。與全球趨勢(shì)相反的沉積響應(yīng)，結(jié)合沉積速率顯著降低等證據(jù)，指示該區(qū)域很可能經(jīng)歷了一次構(gòu)造抬升，從而減少了陸源輸入并徹底改變了區(qū)域沉積環(huán)境。
圖2 俯沖起始前后板塊運(yùn)動(dòng)歷史與“杠桿效應(yīng)”示意圖
時(shí)間上，這次構(gòu)造抬升與新特提斯洋關(guān)閉及印度－澳大利亞－歐亞大陸碰撞高度一致。碰撞導(dǎo)致印度－澳大利亞板塊北向運(yùn)動(dòng)顯著減速，而太平洋板塊仍持續(xù)向西北運(yùn)動(dòng)，形成類(lèi)似“杠桿效應(yīng)”的受力格局，引發(fā)太平洋板塊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并最終在約5200萬(wàn)年前誘發(fā)整個(gè)西太平洋俯沖帶幾乎同時(shí)啟動(dòng)，支持西太平洋新生代俯沖起始為“誘發(fā)型”。本研究表明，深海沉積記錄能夠有效保存俯沖起始階段的構(gòu)造應(yīng)力信息，為識(shí)別俯沖起始機(jī)制提供了關(guān)鍵證據(jù)。
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所劉曉文博士，張麗鵬副研究員為通訊作者，孫衛(wèi)東研究員為共同作者。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
論文信息：
Xiaowen Liu, Lipeng Zhang*, Weidong Sun. Eocene Neo-Tethys closure induced western Pacific subduction initiation: Insights from sedimentary records in the Zealandia region. Science Bulletin. 2026.https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.01.037