Nature：大洋转换断层处的拉张构造与两阶段地壳增生

Nature：大洋转换断层处的拉张构造与两阶段地壳增生
转换断层是三种基本的板块边界之一，全球总长度超过48000km（Bird,2003），它们的发现为板块构造理论的建立奠定了重要的基础（Wilson,1965）。根据断层所切穿的地壳类型，转换断层可分为大洋与大陆两类。大洋转换断层形成于两个平行的扩张洋脊区段之间，沿着它们，年龄不同的大洋岩石圈彼此相对滑动（图1；Ito ， 2021），具有典型的走滑性质。大洋转换断层及其相连的破裂带在协调构造板块的水平运动、建立洋脊与海沟联结等方面发挥着重要作用（Hensenetal.,2020）。同时，大洋转换断层也是地震活跃带，常伴有大地震或海啸的发生，例如， 2012年的苏门答腊-沃顿盆地地震（M8.6）和1941年的大西洋Gloria地震（M8.4）都发生在与大洋转换断层相连的破裂带上（Hensenetal.,2020）。因此，大洋转换断层具有重要的研究意义。

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图1大洋转换断层示意图(Ito,2021) 。两条平行的红色粗线代表扩展洋脊，蓝色区域代表转换断层变形区。 Grevemeyeretal.(2021)的模拟结果发现该区域既遭受剪切又遭受拉张，后者造成了转换变形区更深的水深
在板块构造原本的框架中，转换断层处构造板块的物质既不生成，也不消减。近期，来自德国亥姆霍兹海洋研究中心的Grevemeyer及其合作者在Nature上发表了文章（Grevemeyeretal.,2021），更新了我们对大洋转换断层的传统认识。作者研究发现：洋中脊处新生的洋壳在转换变形区（图1中的蓝色区域）遭受了倾斜拉张减薄，当它们穿过相邻的洋脊时又被第二期岩浆作用所加厚。据此他们提出：转换断层造成了洋壳的拉张和两阶段增生，在塑造海底形态方面发挥着积极的作用，并非如传统板块构造认为的转换断层只是保守型板块边界。
Grevemeyer等收集并分析了全球41个大洋转换断层系统的高分辨率多波束海底地形数据，发现转换变形区（转换峡谷）的水深都显著大于域外的破裂带（多达1.6km；图2）。这种快速的水深变浅与传统观点，即洋壳随着年龄的增大其水深不断增加相矛盾。在进一步分析转换峡谷水深与洋脊扩张速率之间的关系之后，他们发现：在慢速（20-55mm/yr）或超慢速（

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图2不同扩张速率的洋脊与转换断层相交处的水深（Grevemeyeretal.,2021）。（a）洋脊、转换断层及破裂带之间几何接触关系的示意图；（b）东太平洋海隆北部的EasternClipperton洋脊，代表快速扩张洋脊（103mm/yr）；（c）东南印度洋脊处的Vlamingh转换断层-洋脊系统，代表中速扩张洋脊（63mm/yr）；（d）南大西洋东段的洋脊-转换断层系统，代表慢速扩张洋脊（32.8mm/yr）；（e）西南印度洋脊北部的Marion转换断层-洋脊系统，代表超慢速扩张洋脊（16.5mm/yr）；（f）西南印度洋脊南部的AtlantisII转换断层-洋脊系统，代表超慢速扩张洋脊（14.8mm/yr）。黑色点线指示扩展洋脊的轴，实线（黑或白）表示转换变形区，虚线（黑或白）代表破裂区，黑色椭圆指示域外破裂区发育的J型脊、火山锥或圆丘

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图3洋脊-转换断层相互作用的数值模拟（Grevemeyeretal.,2021）。彩图显示的是粘度结构。转换断层两侧大洋板块年龄的差异造成了强度的非对称性，这导致转换边界往下不断倾斜。绿线表示板块在不同深度上的边界，灰色箭头代表地幔流动的方向，流速大小正比于箭头的长短