近日，中國科學院邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）海洋新能源地球物理學學科組關慧心副研究員，聯合南海海洋研究所徐敏研究員，及法國西布列塔尼大學Laurent Geoffroy教授和挪威奧斯陸大學Mohamed Mansour Abdelmalak博士，在斜向伸展的火山型被動陸緣發(fā)育演化過程研究上取得新進展，相關成果發(fā)表在國際地學期刊Tectonophysics（《構造物理》）上。

圖1. 左：北大西洋西部分支區(qū)域結構圖。右：格陵蘭西部Nuussuaq陸緣地質結構圖與第三紀巖漿層（SDRs）走向與傾向分布情況。

斜向裂谷是指在地殼拉張過程中，裂谷的張裂方向與裂谷中軸的正交方向存在一定的夾角。換句話說，裂谷不是完全垂直地打開，而是稍微傾斜或傾斜。對于貧巖漿型的裂谷環(huán)境，斜向裂谷的發(fā)育演化過程已經廣泛研究。然而，在富巖漿型的裂谷環(huán)境中，對斜向裂谷的形成原因和發(fā)育演化過程的研究卻甚少。

格陵蘭西部陸緣形成于早第三紀格陵蘭-北美洲板塊裂解時期，受北大西洋大火成巖省發(fā)育影響，噴發(fā)了大約180萬平方千米巖漿量。在Svartenhuk，Nuussuaq和Disko等地區(qū)均可觀察到大量的向海傾斜反射層（SDRs），因此，它是典型的火山型被動陸緣。在大陸張裂過程中，張裂的方向與陸緣的方向形成了57度夾角，屬于高角度斜向伸展的被動陸緣，也是研究斜向裂谷成因的典型案例。

圖2. 晚古新世-早始新世期間Nuussuaq地區(qū)SDRs發(fā)育演化模式圖。

研究人員綜合衛(wèi)星遙感數據、野外觀測數據和多道反射地震數據，分析了格陵蘭西部Nuussuaq地區(qū)SDRs的三維結構，首次揭示了斜向伸展的火山型被動陸緣的發(fā)育演化過程。

根據研究結果，以該地區(qū)SDRs的發(fā)育為例，斜向伸展的火山型被動陸緣SDR發(fā)育過程要經歷兩個階段，首先，第一階段應力被分解為走滑和傾滑兩個分量，同時發(fā)育走滑斷層和正斷層。接著，在第二階段中陸緣附近應力發(fā)生重新定向。這是由于1）遺留結構的方向與區(qū)域應力存在傾斜角度，導致在張裂過程中這些結構被重新激活，進而使局部應力發(fā)生偏轉；2）地幔上涌的巖漿壓力較高，在水平流動的時候于被動陸緣處產生了與陸緣方向呈垂直方向的應力，導致了局部應力的重新定向。

“我們這次研究的是斜向伸展的火山型被動陸緣的發(fā)育過程，之前認為正常陸緣SDR發(fā)育是相同的過程，但因為張裂是斜向的，所以SDR發(fā)育就出現了應變分解和應力轉向兩個階段。”關慧心副研究員說。徐敏研究員表示，這些研究結果為被動陸緣SDR發(fā)育過程的理解提供了重要線索，對深入認識大陸張裂過程中地幔-地殼的相互作用關系具有重要意義。

本項工作得到國家自然科學基金和廣州市基礎與應用基礎研究項目的資助。

論文相關信息：Huixin Guan, Mansour M. Abdelmalak, Min Xu, Laurent Geoffroy（2023）. Evolution of an oblique volcanic passive margin: The case of Nuussuaq in West Greenland. Tectonophysics 229936.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229936

通訊員|李淑 徐曉璐

編輯/劉秀