近日,中国科学院南海海洋研究所林间研究团队通过非均衡地形等新方法,定量分析了沿着马里亚纳海沟岩石圈所受的构造应力与弹性挠曲的变化,并揭示出其与海沟附近正断层的形成之间的关系。相关成果发表在Earth and Planetary Science Letters(2014,401:206-214)。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。
研究人员通过非均衡地形等新方法,计算了沿着马里亚纳海沟的应力,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-0.73×1012到3.17×1012 N/m,而在海沟处所受弯矩的变化范围为0.1×1017到2.7×1017N。
研究揭示,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。研究发现,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%,板片有效弹性厚度的减少通常伴随着大量正断层的发育。