我国学者与海外合作者在平板-后撤式俯冲与克拉通变形耦合机制方面取得进展

　　

图 平板俯冲及后撤、大地幔楔形成与克拉通变形的概念模型。
a-b 平板俯冲导致岩石圈收缩和加厚，c-d 平板回撤引发岩石圈伸展和减薄

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41820104004、42042035、91114203、42002239）等资助下，中国地质大学（北京）刘少峰教授团队与国际合作者，在平板-后撤式俯冲与克拉通变形耦合机制的研究中取得进展。该研究以“平板-后撤式俯冲诱发克拉通变形（Craton deformation from flat-slab subduction and rollback）”为题，于2024年9月6日发表在《自然·地球科学》（Nature Geoscience）期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-024-01513-2。

　　克拉通作为地球上最古老且相对稳定的大陆核心区域，由于其厚实的岩石圈根部，历来被认为是地球上保留最为持久、最难破坏的区域。然而，近年来的研究对克拉通的长期稳定性提出了质疑，指出克拉通发生变形的可能性。尽管已有研究提出克拉通的变形和最终破坏可能与板块俯冲和深部地幔柱过程有关，但具体机制仍然不明。为此，一个核心的基础科学问题亟待解答：究竟是什么引发了克拉通的变形与破坏？

　　为了回答这一问题，研究团队运用先进的四维地幔流动模型，整合大量地壳变形、盆地沉积、地震层析成像和地表地形演化的多重数据约束，构建了自晚中生代以来华北克拉通深部平板-后撤式俯冲模型。研究表明，平板俯冲引发了岩石圈的收缩和加厚，而随后的平板回撤导致岩石圈的伸展和减薄，进而引发地表地形变化。快速的平板回撤伴随着660公里地幔不连续面处的黏度跳变和相变，是形成大地幔楔的关键因素。研究提出，平板俯冲与后撤俯冲诱发了大地幔楔的形成与演化，并导致克拉通破坏。

　　该研究通过将地质数据与动力学模型相结合，为板块俯冲、地幔过程、克拉通变形和地形之间的四维动力学相互作用提供了新见解，也为如何从地表地质记录中揭示几百甚至上千公里地下所发生的地质过程，探索出了一套系统的研究思路和方法。

　　与本文相关，Nature Geoscience在其News & Views栏目中发表了由美国Los Alamos 国家实验室地球物理学家Jolante van Wijk撰写的评述文章（https://www.nature.com/articles/s41561-024-01528-9）。该文指出：“刘少峰等人的研究成果推进了我们对复杂的克拉通破坏过程的理解，突显了俯冲作用和地幔楔物质流动在控制上覆岩石圈变形中的关键作用，即使在长期稳定的克拉通区域，这一机制也发挥了重要影响。”