科技日报记者 陆成宽
大洋板块俯冲到大陆板块下方后，为什么会一步步转向大陆碰撞？来自中国科学院地质与地球物理研究所等单位的科研人员，利用地震波给地球深部做了一次“CT”，在伊朗高原下方发现两处位置不同、方向也不同的板片撕裂，找到了地球深部岩石板片被“撕开”的关键证据。这一发现为理解大洋俯冲向大陆碰撞转换的早期过程提供了关键地震学证据。相关研究成果4日在线发表于《自然-地球科学》杂志。
为什么要到伊朗高原下方找答案？论文通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所研究员陈凌解释，扎格罗斯—莫克兰一带是新生代以来新特提斯洋闭合、大洋俯冲向大陆碰撞过渡的关键地带。全球范围内像这样正处于“转换进行时”的区域并不多，是观察这一深部过程的天然窗口。
所谓板片，就是板块俯冲到地球深部的那一部分。为看清地下结构，科研人员在扎格罗斯—莫克兰一带布设宽频带流动地震台阵，收集远震波形数据，通过地震波探测重建出研究区上地幔的三维波速结构，让俯冲板片的深部形态显露出来。
成像结果显示，东西两侧的板片“长相”截然不同：东侧莫克兰大洋板片在弧前呈约300公里长的低角度俯冲段，到火山弧下方转为陡倾，可延伸至至少450公里深处；西侧扎格罗斯大陆岩石圈俯冲深度有限，不超过300公里，其下方还保留着一块与上覆大陆板片分离约100公里的古大洋残片。
正是这种巨大差异，让研究人员看清了两处撕裂其实各有各的“撕法”。扎格罗斯一侧的撕裂更像“横向拉开”：大洋板片重、下沉快，大陆板片轻、很难持续下沉，一快一慢把连接处逐渐拉出一道水平缺口，浅部大陆板片与深部大洋板片由此分开；另一处则是“竖向撕开”，位于扎格罗斯—莫克兰交界靠近莫克兰海沟处，一片地震波传播明显偏慢的区域把相邻的大洋与大陆板片隔开，推测这处撕裂约始于800万年前，至今已向南延伸约200公里。
陈凌表示，这项研究把“横向拉开”和“竖向撕开”两种撕裂形式放在一起，勾勒出它们如何共同作用、逐步把原本连在一起的大洋和大陆板片分开，为理解大洋俯冲向大陆碰撞转换的早期过程提供了新认识，也给出了关键的地震学证据。
（中国科学院地质与地球物理研究所供图）
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