李泯等-SCES：西太平洋新近纪的俯冲起始模型及俯冲带参数分析
板块构造是地球独有的构造系统,甚至可能影响了生命的起源与发展进程。俯冲带是地球表层和深部的物质与能量交换场所, 是板块构造理论研究的核心与焦点, 俯冲的最初阶段——俯冲起始(subduction zone initiation, SZI)更是板块构造研究的关键所在。目前全球可观测到的俯冲带多数形成于新生代 (66Ma以来), 主要位于西太平洋地区(如图1所示)。这些俯冲起始事件在起始时间上表现出了聚类的特征, 主要集中在两个时间段: 52Ma左右(始新世)与10Ma左右(新近纪)。新近纪是研究俯冲起始的重要时期, 在西太平洋地区形成了众多的俯冲带, 包括Ryukyu俯冲带、Manila俯冲带、Philippine俯冲带、北Sulawesi俯冲带、Halmahera俯冲带、New Britain俯冲带、Solomon俯冲带以及New Hebrides俯冲带等。但有关这些俯冲带的研究是相对独立的, 对其进行系统性的对比研究具有重要意义。
图1 目前全球可观测到的俯冲带。俯冲带的起始时间信息来自SZI数据库，俯冲带位置信息来自PB2003。红色、绿色和蓝色表示起始于新近纪、古近纪和早于新生代的俯冲带。对新生代俯冲带标注了其名称缩写：ALU, Aleutians; CAS, Cascades; IZB, Izu-Bonin; MARI, Mariana; JAVA, Java; SUMA, Sumatra; TON, Tonga; KER, Kermadec; LAT, Lesser Antilles; SSA, South Sandwich; RYU, Ryukyu; MLA, Manila; PH, Philippine; SUL, Sulawesi; HAL, Halmahera; PNG, New Guinea; NH, New Hebrides; SOLO, Solomon; NB, New Britain; PUY, Puysegur. NB-NH包括NB、SOLO和NH。
西太平洋地区新近纪俯冲实例的起始模型主要包括：极性反转式俯冲起始、诱发性的俯冲重起始以及形成新破裂的非继承性俯冲起始三类较为典型的起始模型。为进行系统的对比与分析, 在参考众多俯冲带参数统计方面研究的基础上, 对这些年轻俯冲带的俯冲特征要素进行了统计、整理与汇编。俯冲带参数包括基本特征、俯冲板片特征、上覆板块特征、运动学特征以及俯冲后续活动五类（具体参数如图2所示）。
图2 俯冲带参数示意图
结合前人对西太平洋地区集中分布的新近纪俯冲起始模型的研究及其俯冲带参数，进行联合分析, 对俯冲起始及演化过程形成部分规律性认识。得出的主要结论如下：
1.俯冲起始的驱动力可以划分为两大类: 水平力和垂直力。绝大多数西太平洋地区新近纪的俯冲起始案例一定程度上会受到板块相互作用所带来的诱发性水平驱动力。而北Sulawesi俯冲带的其起始过程中陆壳坍塌物质作为载荷下压洋壳, 这种自发性因素在被动陆缘俯冲起始的过程中可能也会发挥一定作用。
2.上述俯冲起始带案例，大部分的起始过程表现出“继承性”的特点。在原有俯冲带的基础上, 通过极性反转(NB-NH俯冲带、Philippine俯冲带)或者俯冲重起始(Ryukyu俯冲带)的方式在原俯冲带弧后或者弧前的薄弱区域形成新俯冲带。预先存在的俯冲带或转换断层可以为俯冲起始创造有利条件。
3.西太平洋地区新近纪俯冲带的参数数据集能够给出有关俯冲过程的规律性认识（相关性分析如图3所示）(如, 上覆板块属性对于俯冲板片形态的影响等)。数据集可为相关研究提供数据支撑。
4.俯冲起始模型与是否存在可继承的薄弱带以及驱动力构成(自发因素、诱发因素的占比)有关。比如：持续10Ma左右的俯冲带出现前进型海沟漂移模式、 挤压型的上覆板块形变的特征时, 对诱发因素的存在能够起到强约束, 属于充分非必要条件。
5.52Ma左右大规模俯冲起始事件的“连锁反应”可能为西太新近纪的俯冲起始事件提供了相对集中的驱动力来源。
图3 俯冲带参数相关系数热力图
研究成果发表于SCIENCE CHINA Earth Sciences（Min Li, Song Huang, Tianyao Hao, Miao Dong, Ya Xu, Jian Zhang, Qingyu He, Gui Fang. Neogene subduction initiation models in the western Pacific and analysis of subduction zone parameters. Sci. China Earth Sci. 66, 472–491 (2023). https://doi.org/10.1007/s11430-022-1065-1）。研究得到了国家自然科学基金（项目号：91858212, 91858214, and 41906056）联合资助。
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