马里亚纳海沟位于西北太平洋洋底,其最深处的挑战者深渊被誉为地球第四极,其深海沟是由于西太平洋板块俯冲到菲律宾板块之下形成的。板块在俯冲过程中发生挠曲,当应力超过了板块的强度,板块就会发生断裂,在海底形成正断层,并诱发地震。海水通过正断层进入地球内部,与周围地幔岩石发生化学反应,引起岩石蚀变(称蛇纹石化)。俯冲板片最终将流体携带至地球深部,促进了火山活动。因此,研究俯冲板块形变对认识俯冲带浅部与深部的物质与能量循环至关重要,而全球最深的马里亚纳海沟是揭示俯冲带动力学过程的理想场所。
研究人员以马里亚纳海沟为对象,根据高精度海底地形、重力异常、地震等数据约束,首次模拟了整个马里亚纳海沟三维板块挠曲,计算了挠曲应力与破裂带的三维空间变化,并揭示了马里亚纳俯冲板块最南部的水通量明显多于中北部。理论模拟得到的破裂屈服带与观测到的地表正断层、拉张型地震,以及地震波速约束的板块含水区变化吻合。
相关论文信息:https://www.00058.net/10.1016/j.tecto.2021.228944