研究揭示莫克兰俯冲带异常地壳结构及其地震构造意义

　　

近期，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室徐敏研究员团队和林间院士团队，联合香港中文大学教授杨宏峰以及中山大学工程师曾信等，在北印度洋莫克兰俯冲带的地壳结构及其地震构造意义的研究上取得了重要进展。相关研究成果发表于国际知名地学期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）。于传海助理研究员为第一作者，徐敏研究员和林间院士为通讯作者。

北印度洋莫克兰俯冲带是全球超低角度俯冲、巨厚沉积覆盖、超宽增生楔的俯冲带端元代表，其巴基斯坦海域区段构造特征复杂、大震活动频繁，且毗邻“中巴经济走廊”终点站—瓜达尔港，对“21世纪海上丝绸之路”的建设具有重要意义。然而，由于该地区海上探测数据有限，其巨厚沉积物的压实固结状态、俯冲板片形态和壳幔结构一直未得到清晰解答。鉴于其厚达数千米的沉积物输入和低角度俯冲特性，该区域被认为容易发生大型逆冲地震。

2018年，林间院士领导实施的中国-巴基斯坦首次北印度洋联合考察航次，采集了包括海底地震仪（OBS）、重力测量、多道地震、多波束地形等一系列丰富数据。基于此次巴基斯坦近海进行的主动源OBS实验，研究团队获得了莫克兰俯冲板片的高分辨率地壳速度模型，并结合重力数据等进一步揭示了测线的密度和孔隙度结构特征。

研究结果表明，俯冲板片沉积层厚度可达8.5千米，在4-5千米深度处沉积物孔隙度梯度发生明显变化，这表明了压实和固结的关键深度。火成岩地壳厚度约6-12千米，俯冲倾角约为2°，小默里脊两侧地壳展现出不同的构造来源或经历了不同的构造演化过程，可能代表古洋-洋边界的残留，并伴随着低密度底侵作用。此外，研究发现莫克兰俯冲带的非典型地壳结构可能与岩浆活动和俯冲板块水合作用有关。俯冲的沉积物已充分压实固结，而俯冲的上地壳具有高含水量，这些特征可能显著影响莫克兰俯冲带的地震破裂机制。

这项成果揭示了莫克兰俯冲带的沉积固结状态、板片地壳结构框架和地震发育特征，有助于更深入理解莫克兰区域的地质构造格局，并为进一步评估其地震海啸风险提供了重要参考。对于“一带一路”倡议、“中巴经济走廊”项目的海洋灾害预防和全球低角度俯冲带地震机理研究方面具有重要的科学价值和实际意义。

本研究得到了国家自然科学基金项目、广东省基础与应用基础研究基金项目和中国科学院基金项目等共同资助完成。

文章信息：Yu,C.,Xu,M.,Lin,J.,Yang,H.,Zhao,X.,Zeng,X.,He,E.,Zhang,F.,Sun,Z. (2024). Atypical crustal structure of the Makran subduction zone and seismotectonic implications. Earth and Planetary Science Letters. 643: 118896.

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24003297

图1 莫克兰俯冲带构造简图及OBS测线位置（红色线条，白点为OBS）

图2 基于速度模型的莫克兰俯冲带结构、地震活动和含水量示意图