我国学者在板块俯冲与地幔相互作用研究方面取得进展

　　

图 大陆板块俯冲动力学过程及其中深源地震效应示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42074100、42374123）等资助下，中国地震局地震预测研究所李国辉研究员及其合作者，通过发展新的地震学观测方法，在印度-欧亚大陆碰撞俯冲带的上地幔底部发现了具有明显横向变化的低粘度部分熔融层，为认识板块俯冲与地幔相互作用带来了新的启示。研究成果以“印度-欧亚大陆俯冲带板块俯冲诱发上地幔发生部分熔融（Upper mantle melt caused by a subducted slab in the Indian-Eurasian continental subduction zone）”为题，于2023年12月5日发表在《通讯-地球与环境》（Communications Earth & Environment）上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-023-01132-6。

　　地球物理观测显示，不同构造背景区域的上地幔底部（地幔过渡带之上）均存在一个低速层，其在地球内部动力学演化过程中扮演重要角色。既有观点认为，板块俯冲引起的区域性或全球性地幔对流诱发的上地幔部分熔融导致了该低速层的形成，但一直缺乏直接的观测证据。此外，该低速层对板块俯冲的影响研究也很少。

　　针对上述问题，研究团队选取研究大陆动力学的理想场所——印度-欧亚大陆碰撞俯冲带西缘的兴都库什地区为研究区，并发展了网格搜索技术拟合三重震相波形的方法。研究团队发现兴都库什上地幔底部存在一个横向明显变化的低速层。经对比分析该低速层的几何形态与俯冲印度板块的位置关系，证明了俯冲板块可以扰动含水（或其他挥发分）的地幔过渡带物质上涌至上地幔，并诱发部分熔融形成低速层（图）。据此，研究团队进一步解释了兴都库什中深源地震活动（1900年以来约30次M≥7的中深源强震）成因：在印度-欧亚大陆板块碰撞俯冲之前，兴都库什地区上地幔底部可能存在与古大洋板块俯冲有关的含水低粘度部分熔融层，俯冲大陆岩石圈地幔可以相对容易穿过上地幔底部并进入地幔过渡带；而在地幔浅部，较轻的大陆地壳可能与大陆岩石圈地幔耦合，大陆岩石圈地幔难以向下俯冲。这种俯冲板块在深、浅部的差异运动下中部易发生强烈的拉伸变形，并伴有撕裂和断离，进而发生中深源大地震。

　　该研究为进一步认识板块俯冲与地幔相互作用提供了关键观测证据，并为大陆俯冲动力学过程研究带来了新的启示，有助于理解俯冲板块撕裂、断离以及大陆内部频发的中深源地震活动。