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近日，中國科學院南海海洋研究所助理研究員程子華、研究員張帆、特聘研究員林間、副研究員張旭博，聯合自然資源部第二海洋研究所研究員丁巍偉，在馬里亞納俯沖起始后弧前擴張關閉和弧后擴張動力學演化過程方面取得新進展。相關成果發表于《構造物理》。

伊豆-小笠原-馬里亞納俯沖帶（IBM）是研究俯沖起始的最佳區域之一。在這個地區，較老的大洋巖石圈受到重力作用而俯沖到年輕的大洋巖石圈下。通過對弧前玄武巖和玻安巖的巖石地球化學研究，發現俯沖起始時間是52個百萬年前。關于IBM俯沖起始的機制，前人已經做了廣泛的研究。然而，對于弧前的關閉和后續的弧后擴張動力學演化過程的研究卻甚少。

該研究結合太平洋板塊運動方向在47個百萬年間的變化，模擬了IBM俯沖帶從弧前擴張關閉到弧后擴張的演化過程。根據模擬結果，研究人員發現在初始階段，由于重力作用，太平洋板塊沿轉換斷層開始俯沖和弧前擴張，形成了IBM俯沖帶。在約5個百萬年后，由于受到水平匯聚速度的影響，弧前擴張逐漸關閉，與觀測結果一致。隨后，穩定的俯沖形成，并在18個百萬年發生弧后擴張，這也解釋了30個百萬年前四國海盆的形成。最后，由于弧后擴張的作用，島弧在弧后盆地兩側裂解。

基于以上模擬結果，研究人員提出了一個新的演化模式。在約52個百萬年時，由于重力作用，太平洋板塊沿著轉換斷層開始俯沖和弧前擴張，形成了IBM俯沖帶；在約47個百萬年時，太平洋板塊的運動方向發生改變，導致IBM俯沖帶受到水平方向的俯沖作用，關閉了弧前擴張，并逐漸形成了穩定俯沖；隨著俯沖的進行，太平洋俯沖板塊后撤，引發了弧前閉合區域的弧后擴張。最后，弧后擴張導致島弧裂解，形成了現在的IMB島弧，同時在弧后盆地西側形成九州-帕勞洋脊殘留弧。

該研究對于解釋溝-弧體系的演化具有重要意義，并有助于我們更好地理解完整的俯沖帶動力學過程，即“俯沖起始-島弧裂解-弧后擴張”。（來源：中國科學報 朱漢斌 李淑）

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229999

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