马里亚纳海沟构造应力研究取得新进展

马里亚纳海沟被誉为地球的“第四极”，也是世界上最典型的俯冲带之一。近日获悉，中科院南海海洋研究所张帆、林间、詹文欢研究团队，首次通过非均衡地形等新方法定量地分析了沿着马里亚纳海沟，海洋岩石圈所受的构造应力与弹性挠曲的变化，并揭示了其与海沟附近正断层的形成之间的关系。相关成果发表在Top刊物Earth and Planetary Science Letters 上（ http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X14003343) .

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  o7 j- t" Q( r2 p) C) O, m' ~  Q8 a7 z  图1. 马里亚纳海沟的三维地形
/ E5 L: G8 B  U  h3 O   据介绍，研究人员通过非均衡地形等新方法，揭示了俯冲板片受海沟处应力挤压后的三维挠曲面，并定量地分析了沿着马里亚纳海沟所受应力的变化。结果显示，沿着马里亚纳海沟，由应力造成的海沟深度的变化范围为0.9到5.7公里，板片在海沟处所受垂直荷载的变化范围为-0.73x1012到3.17x1012 N/m，而在海沟处所受弯矩的变化范围为0.1x1017到2.7x1017N。沿着马里亚纳海沟，挑战者深渊处最深，在海沟处所受垂直荷载最大。而在被海山覆盖的区域，海沟较浅，所受垂直荷载较小，而所受弯矩较大，前缘隆起处较高。
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图2. 板片挠曲示意图及马里亚纳海沟剖面范例
5 l' k- `2 i% Z: y" P* ~& W1 a   研究人员同时发现，在马里亚纳海沟前缘隆起处向海的一侧，板片最大有效弹性厚度沿海沟的变化范围为45到54公里; 而在向海沟轴一侧，板片最小有效弹性厚度的变化范围为19到40公里。因此，在距离海沟轴处 70到120公里处，板片弹性厚度减少程度为21%到61%。研究结果显示，板片有效弹性厚度的减少通常伴随着大量正断层的发育。