地震层析成像资料显示，东亚之下存在着大范围的高速异常体，水平停留在地幔过渡带中，被解释为俯冲进入地幔的太平洋板片。这一巨型水平板片的演化及其对东亚大陆边缘构造运动、沉积记录的影响是新生代西北太平洋地区最为重要的科学问题之一。然而，由于东亚大陆边缘板块构造历史的不确定性与构造变形的复杂性，学术界对相关的地球动力学过程仍然缺少明确的认识。
针对水平板片的形成这一科学问题，我校地球科学与资源学院博士研究生马鹏斐及其合作者，在“岩石圈构造”求真研究群体刘少峰教授的指导下，基于最新发表的全球板块构造数据集对东亚大陆边缘新生代板块构造历史进行重建（图1），完成了板块-地幔体系的四维数据同化地球动力学模拟（图2），并取得如下创新性研究成果认识：
1、基于板块重建的四维地球动力学模拟成功达到了与地震层析成像模型中解析的水平板片形态的第一级近似；
2、30Ma以来日本Boso海沟三联点沿东亚大陆边缘的定向穿时迁移既符合地质资料，也符合地球物理观测资料；
3、Boso海沟三联点的迁移导致了东亚之下俯冲板片的叠加，撕裂，拆离与变形，最终形成地幔过渡带中水平板片内部的断块构造；
4、中生代的伊泽那岐板块俯冲导致东亚之下下地幔存在巨量的波速异常体，诱发了区域的大尺度下降流，将水平板片末端部分吸入下地幔；
5. 地球动力学模拟结果表明，新近纪东亚大陆之下地幔过渡带中普遍存在着北西向的大尺度背景地幔流、海沟后撤及660km不连续面两侧的粘度跳跃、相变等因素，共同促成了板片在地幔过渡带中的水平俯冲和滞留。

图1 东亚大陆边缘新生代板块构造历史重建结果

图2 东亚大陆边缘新近纪地球动力学演化
上述研究成果发表在地球物理学国际权威刊物《Geophysical Research Letters》上：Ma, P., Liu, S., Gurnis, M., & Zhang, B. (2019). Slab horizontal subduction and slab tearing beneath East Asia. Geophysical Research Letters, 46. [IF2017=4.34]
原文链接： https://doi.org/10.1029/2018GL081703

附件20190806110820926598.pdf(1.9630699MB)