最新《美国国家科学院院刊》文章利用高分辨率海底地形和三维地震数据，精细刻画了东太平洋海隆区域断裂，分析了岩浆体的三维形态特征及其与断裂的关系。研究发现断裂陡崖的形态变化与岩浆体的宽度、深度和几何形状高度一致，岩浆体的三维形态被认为是控制断裂形成的关键因素。该研究强调了岩浆活动在海底断裂形成过程中的重要作用，即使远离扩张中心，岩浆活动仍控制断裂形成，并影响海底地形。但研究仍缺乏对“神秘地带”断裂形成机制的深入了解。
断裂陡崖的形态变化与岩浆体的宽度、深度和几何形状高度一致。岩浆体的三维形态被认为是控制断裂形成的关键因素。
文章提到了对“神秘地带”断裂形成机制的缺乏深入了解的问题。
近日《美国国家科学院院刊》发表最新文章，利用高分辨率海底地形和三维地震数据，对东太平洋海隆区域的断裂进行了精细刻画，分析了岩浆体的三维形态特征，及其与断裂走向和形态之间的关系。研究发现海底断裂陡崖的走向与岩浆体的三维形态之间存在着显著的空间匹配关系。断裂陡崖的形态变化与岩浆体的宽度、深度和几何形状的变化高度一致。科学家们认为岩浆体的三维形态是控制断裂形成的关键因素。当岩浆体侵入地壳浅层时，会对周围岩石产生巨大的压力，从而导致岩石破裂并形成断裂。断裂的走向则由岩浆体的形态和岩浆侵入的方向决定。该研究表明岩浆活动在海底断裂形成过程中扮演重要的角色。
地球的板块构造理论告诉我们，海底不断扩张，新的洋壳在洋中脊处生成。在这个过程中，岩浆从地幔中涌出，冷却凝固形成新的洋壳，同时，断裂作用也伴随发生，塑造着海底地形。
有两种传统断裂机制：
1)
岩脉侵入：
在洋中脊的轴部，岩浆上涌形成岩脉，侵入到周围岩石中，这一过程会产生巨大的压力，导致岩石破裂形成断裂。这种机制主要解释了洋中脊轴部断裂的形成。
2)岩石圈弯曲：
随着新生成的洋壳逐渐远离洋中脊，冷却收缩，就会发生弯曲变形，导致断裂形成。这种机制主要解释了远离洋中脊的深海丘陵的形成。
然而，在这两种机制之间(
洋中脊轴部和
远离洋中脊区域之间）
，存在着一个“神秘地带”。在这个区域，岩石圈仍然很热，不足以发生明显的弯曲变形，而岩脉侵入的影响也十分有限。那么，这个区域的断裂是如何形成的呢？
缺乏对“神秘地带”断裂形成机制的深入研究。
过去的研究主要依赖于海底地形数据，对海底地下的构造缺乏了解。
对岩浆活动与断裂形成之间关系的认识不足。
近日《美国国家科学院院刊》上发表最新文章，利用高分辨率的海底地形和三维地震数据，对东太平洋海隆9°50’N区域的断裂进行精细刻画，分析了岩浆体的三维形态特征，以及其与断裂走向和形态之间的关系，探索岩浆活动在“神秘地带”断裂形成过程中的作用，并进一步阐明岩浆活动对海底构造演化的影响，为我们理解地球深部过程和海底地质构造演化提供了新的线索。
研究人员发现，海底断裂陡崖的走向与岩浆体的三维形态之间存在着显著的空间匹配关系。例如，在9°42’N到9°45’N的区域，海底地形数据显示存在两条平行的断裂，而三维地震成像结果则显示这两条断裂的走向与该区域AML（轴向岩浆透镜体Axial Magma Lens）东部边缘的走向完全一致。此外，地震数据还揭示了一条向海脊方向倾斜的反射信号，该信号可能代表了一条断裂面，其延伸深度与AML的深度相吻合。在9°48’N附近，研究人员观察到一条倾斜的断裂陡崖，其走向与一个位于地壳浅层岩脉中的岩浆体的东部边缘完全吻合。更令人惊讶的是，断裂陡崖的形态变化与岩浆体的宽度、深度和几何形状的变化也高度一致。
图2
从~9°42’到9°56.5’N，
东太平洋海隆
下方岩浆体的地震成像
图5
9°4
8'N倾斜走向F3的构
造-岩浆联系
图6
东太平洋海隆
9°50′N地壳增生的断裂模式和构造应变
研究人员认为，岩浆体的三维形态是控制这些断裂形成的关键因素。当岩浆体侵入地壳浅层时，会对周围岩石产生巨大的压力，从而导致岩石破裂并形成断裂。断裂的走向则由岩浆体的形态和岩浆侵入的方向决定。
该研究表明岩浆活动在海底断裂形成过程中扮演着比我们之前认为的更为重要的角色。即使在远离扩张中心的区域，岩浆活动仍然可以控制断裂的形成。另外，岩浆活动可以塑造海底地形，并为热液活动和岩浆侵位提供通道。这对于我们理解海底热液系统和海底火山活动的形成机制具有重要意义。
论文信息：
Milena Marjanović et al.
Magma-induced tectonics at the East Pacific Rise 9°50’N: Evidence from high-resolution characterization of seafloor and subseafloor.
PNAS, June 14, 2024 121 (25) e2401440121. https://doi.org/10.1073/pnas.2401440121
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