2022年1月31日，地球物理学国际顶尖学术期刊《Geophysical Research Letters》发表了题为“Subduction initiation at the Soloman back-arc basin: Contributions from both island arc rheological strength and oceanic plateau collision”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室硕士生王亮亮、导师戴黎明副教授（第一通讯作者）和李三忠教授（第二通讯作者）等合作完成。

传统主流观点认为，俯冲极性反转是两个板块强烈碰撞的结果。然而，与这个传统的观点不同的是，西太平洋所罗门岛（Solomon Island Arc）南侧的俯冲极性反转过程是在软碰撞阶段形成的，这也意味着俯冲起始过程中并没有发生强烈的碰撞作用。软碰撞阶段如何诱发俯冲起始的动力学机制目前仍不清楚。研究团队利用热力学数值模拟方法，系统性地研究了洋底高原与岛弧弱碰撞作用下俯冲极性反转的形成机制（图1）。

图1 参考模型的演变及与实际数据的比较

       文章认为，所罗门岛弧的流变强度和Ontong-java Plateau碰撞共同控制了“软碰撞”阶段的俯冲极性反转过程。在“软碰撞”阶段，所罗门岛弧和所罗门海盆之间的流变差异导致弧后出现了高应变率的共轭剪切带。高应变率的共轭剪切带作为一个天然的薄弱带，有利于诱发俯冲起始。而Ontong-java Plateau下方岩石圈地幔的质量亏损影响了弧后的高应变率共轭剪切带的发育方向，进而导致模型会朝不同的方向演化—也就是双重俯冲模式和地幔拆离模式（图2）。

图2 洋底高原岩石圈地幔不同程度亏损的模型结果

   除此之外，研究发现在“软碰撞”阶段（图3a），岛弧与弧后盆地转换区域存在一个明显的应变率下降阶段，这对应了俯冲起始过程。随着新的俯冲带开始发育，转换区域的应变率开始增加（图3a），这意味着岛弧开始发生强烈变形，并在“硬碰撞”阶段导致了洋底高原的迅速增生（图1和3a）。随着岛弧厚度的增加（图3），岛弧和弧后盆地之间的流变强度差异逐渐增大，这使得极性反转的时间逐渐早于洋底高原与岛弧的碰撞，这也意味着洋底高原对俯冲起始的作用逐渐减弱。

图3 岛弧与弧后盆地交汇处应变率第二不变量的演化，以及岛弧初始岩性序列的一维强度剖面。

Wang, L., Dai, L., Gong, W., Li, S., Jiang, X., Foulger, G., et al. (2022). Subduction initiation at the Soloman back-arc basin: Contributions from both island arc rheological strength and oceanic plateau collision. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097666.

文章链接：https://doi.org/10.1029/2021GL097666