俯冲纳斯卡板块在西中南美地幔过渡带的断裂停滞机制及其动力学意义

本研究通过分析西中南美669个台站的49,237条接收函数，首次系统揭示了纳斯卡板块俯冲过程中地幔过渡带(MTZ)的410 km(d410)与660 km(d660)不连续面形变特征。发现北部造山带存在地幔流诱发的低速异常，而南纬26°S以南区域识别出板块断裂及MTZ底部停滞现象，为理解俯冲板块与地幔流相互作用提供了关键约束。

　　

【研究背景】
地球深部俯冲板块的命运一直是固体地球科学的核心谜题。纳斯卡板块以70 mm/yr速度俯冲至南美大陆之下，形成全球最长的安第斯型俯冲带。然而，俯冲板块在地幔过渡带(MTZ，410-660 km深度)的几何形态及其诱发的地幔流动模式长期存在争议。传统地震层析成像因垂向分辨率不足，难以精确刻画MTZ不连续面的精细变形；而接收函数(RF)技术虽能高精度定位d410和d660起伏，但既往研究受台站稀疏限制，未能系统揭示区域MTZ三维结构特征。

【研究设计与方法】
中国山东科技大学等单位的研究人员联合分析了IRIS等4大数据中心的669个台站记录，采用P波接收函数共转换点(CCP)叠加技术，构建了西中南美地区迄今最完整的MTZ不连续面拓扑模型。研究通过时深转换消除上覆低速层影响，结合Clapeyron斜率理论(+2.9 MPa·K^?1/-1.3 MPa·K^?1)解译热异常信号，并整合地震波速异常数据交叉验证动力学过程。

【主要发现】

1. 地幔流与低速异常
   北部安第斯造山带(北纬26°S以北)观测到d410与d660同步凹陷但MTZ厚度正常，表明俯冲板块牵引的上地幔流产生低速异常，未穿透MTZ边界。

2. 板块断裂证据
   南纬26°S以南区域发现MTZ减薄(平均厚度-15 km)与高速异常共存，揭示纳斯卡板块在MTZ内发生断裂，断裂段上方d410抬升证实板块已穿透MTZ顶部。

3. 停滞板块识别
   中南美大陆下方MTZ显著增厚(最大+25 km)源于d660剧烈凹陷，指示俯冲板块片段在MTZ底部停滞堆积，与层析成像中的高速异常体空间吻合。

【结论与意义】
该研究发表于《Tectonophysics》，首次通过多尺度数据融合阐明纳斯卡板块在MTZ的三种命运：北部诱发地幔流、中部发生断裂、东部停滞堆积。突破性发现包括：① 证实板块断裂可发生在地幔过渡带内部而非传统认为的浅部；② 量化了地幔流对MTZ不连续面形变的贡献；③ 为"停滞板块-地幔流"耦合模型提供了直接观测证据。这些认识对理解全球俯冲带物质循环和地幔对流模式具有范式意义。