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冯一琳|艾印双等-JGR-SE:缅甸中部岩石圈衰减结构与大陆板块俯冲岩浆作用机制
2026-02-10 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

印度板块与欧亚板块的汇聚碰撞,构成了显生宙以来地球上规模最大、影响最为深远的陆-陆碰撞造山事件。缅甸位于该碰撞带的东缘,印度次大陆岩石圈在此向缅甸微板块下方俯冲。相比于研究较为成熟的大洋板块俯冲岩浆作用,学界对大陆板块俯冲背景下的岩浆活动机制仍知之甚少。地震波衰减对温度和流体含量的变化极为敏感,是探测俯冲带热结构和岩浆活动的有力工具,可为厘清该区域复杂动力学过程提供关键地球物理证据。

中国科学院地质与地球物理研究所行星科学与前沿技术重点实验室博士研究生冯一琳,在导师艾印双研究员的指导下,联合国内外多位合作者利用“中-缅造山带地球物理综合探测”(CMGSMO)一期流动地震台阵的高质量波形数据,采用尾波归一化方法,首次获得了缅甸中部岩石圈高分辨率的三维S波衰减模型,为理解大陆俯冲背景下的物质循环与岩浆系统提供了新的观测证据(图1)。

图1 研究区域主要构造单元、地震台站、地震事件以及主要断层的分布。蓝色三角形表示台站位置,圆圈代表不同深度的地震事件分布。主要断层,包括楚拉昌普—毛断层(CMF)、卡巴断层(KBF)和实皆断层(SGF),以南北走向的黑线标出。东西向深红色虚线表示图2中所展示剖面位置。右上角的插图显示了研究区在印度-欧亚碰撞体系中的位置

研究结果显示: 缅甸中央盆地(CMB)和印缅山脉(IBR)的中下地壳表现出显著的强衰减异常。这与巨厚的沉积覆盖层以及从俯冲板片刮削下来的、富含流体的增生楔沉积物在印缅山脉下方的堆积有关;与典型活火山下方常见的强衰减特征不同,蒙育瓦火山下方30-50 km深度范围内呈现明显的弱衰减。结合该火山自全新世以来未有喷发记录的地质事实,研究认为这一低衰减区代表了已经固结或高度结晶的岩浆房;在蒙育瓦火山下方大于50 km的深度,观测到强烈的衰减异常,这表明深部存在热的软流圈物质上涌,研究团队推测这可能由印度俯冲板片的撕裂所触发,深部热物质为浅部岩浆系统提供了热源,但目前缺乏有效的上升通道连接地表(图2)。

图2 沿 (a) 23°N、(b) 22.5°N 和 (c) 22°N 的 S 波衰减剖面图。其中相对高衰减区标记为 HA1、HA2 和 HA3,低衰减区标记为 LA1。黑点表示在成像纬度上重新定位的地震,其位置与各剖面的偏差在 0.25° 以内。分辨率较低的区域以灰色标记。图 2 (c) 中的黑色虚线代表俯冲的印度板块的地壳(Zheng 等,2020)。白色虚线表示从 CRUST 1.0 获得的莫霍面深度

基于上述成像结果,研究团队构建了大陆俯冲背景下的岩浆作用模型(图3)。与富水、熔融程度高的大洋板块俯冲带不同,印缅俯冲带表现为典型的大陆板块俯冲特征:俯冲的印度大陆地壳导致地幔楔处于相对“贫水”的状态,限制了大规模的熔融。蒙育瓦火山目前的休眠状态与其下方已经固结的岩浆通道和深部热源的断连相吻合。该研究首次精细刻画了印缅俯冲带的衰减结构,揭示了大陆板块俯冲带与大洋板块俯冲带在岩浆产状上的显著差异,为理解该区域复杂的构造演化提供了重要的地球物理约束。

图3 缅甸中部岩石圈结构与岩浆系统卡通图。 展示了冷的俯冲板片、受板片脱水限制的地幔楔熔融、固结的浅部岩浆体以及进入下地壳的富流体沉积物

研究成果发表于国际学术期刊 JGR:Solid Earth (冯一琳,艾印双*,De Siena L,何玉梅,姜明明,Chit Thet Mon,赵连锋,白一鸣,侯广兵,凌媛,Simona Gabrielli, Ferdinando Napolitano, Myo Thant, Kyaing Sein. Seismic Attenuation Tomography in Central Myanmar and its Implications on Continental Subduction and Arc Magmatism[J] . Journal of Geophysical Research: Solid Earth,2026, 131(1):e2025JB032147. DOI:10.1029/2025JB032147.)。研究得到了国家自然科学基金项目(项目编号:42030309和42130308)的资助。

冯一琳(博士生)

 
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