中国科大在非典型洋-陆转换过程机制研究方面取得进展
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中国科学技术大学地球和空间科学学院冷伟教授团队与中山大学和德国地学中心开展合作，通过地球动力学数值模拟研究发现，弱流变地幔驱动了第勒尼安盆地的非典型洋-陆转换过程。1月13日，研究成果以“Weak mantle wedge causes mantle exhumation punctuated with discrete oceanic crust in the Tyrrhenian basin”为题，发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。
典型的贫岩浆型洋-陆转换以伊比利亚-纽芬兰共轭陆缘为代表，其过程表现为大陆地壳破裂后，首先出露上百公里的岩石圈地幔，随后才逐渐形成稳定的洋壳。然而，位于地中海的第勒尼安盆地却展现出不同的结构特征：该区域洋-陆转换带中，岩石圈地幔出露与多个分散的洋壳块体相互交织，形成一种非典型的复杂构造，其成因一直是学界关注的焦点。
图1，第勒尼安盆地地质简图(a, b)和洋陆转换结构(c).
地球物理观测结果显示，第勒尼安盆地及其周缘的岩石圈地幔在约60到100公里深度存在显著的剪切波低速异常。该异常区域与俯冲相关的火山活动空间分布高度吻合，火山岩的地球化学信号指示其地幔源区富含水分。地幔富水会显著降低其流变学强度参数（内摩擦系数等）。弱流变强度的地质体在岩石圈伸展过程中，易于诱发应变迁移和深部物质剥露。据此，研究团队推测，第勒尼安盆地呈现的地幔出露夹杂洋壳增生的现象，可能与其发育的弱流变强度岩石圈地幔密切相关。
为验证这一猜想，研究团队开展了三维岩浆-热-力学耦合数值模拟。模型结果显示，在伸展作用下，弱流变地幔区域会形成大尺度的剥露通道，促使岩石圈地幔沿通道被剥露至地表。与此同时，熔融的地幔物质流向剥露通道，驱动多个短暂的洋中脊（洋壳增生）形成，最终导致洋-陆转换带呈现出地幔剥露与分散洋壳相互交织的复杂结构。这项研究为非典型洋-陆转换带地幔出露和岩浆增生的机制提供了新的解释方案。
图2，模型演化过程，成分场(a, c, e, g),应变速率耦合速度场(b, d, f, h).
论文第一作者为中国科学技术大学特任副研究员苏浩，通讯作者为冷伟教授和中山大学廖杰教授，合作者包括德国地学中心的Sascha Brune教授，中国科学技术大学为第一完成单位。该研究获得国家自然科学基金委项目资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68052-1
（地球和空间科学学院）
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