东亚边缘海盆地NE向雁列式构造形成的动力学机制：基于三维应力场模拟的研究

本研究针对东亚边缘海盆地(EAMSB)NE向雁列式构造成因争议，通过整合多源观测数据与三维球壳有限元法，系统揭示了印度-欧亚板块碰撞远场压应力与太平洋/菲律宾海板块俯冲产生的伸展-剪切应力共同控制盆地演化的动力学机制，建立了Eocene-Miocene三期演化模型，为理解板块汇聚带边缘海形成提供了新的理论框架。

　　

东亚大陆边缘那串珍珠项链般排列的边缘海盆地，自北向南包括千岛海盆、日本海盆、东海盆地和南海盆地，它们为何会呈现独特的NE向雁列式分布？这个困扰地学界数十年的谜题背后，涉及全球最重要的板块汇聚带动力学过程。传统观点存在激烈争论：是太平洋板块俯冲引发的主动弧后扩张？印度板块碰撞导致的挤出效应？还是走滑断层控制的拉分盆地？由于地质观测的局限性和传统构造模型的不确定性，这些盆地的形成机制始终悬而未决。

中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Journal of Geodynamics》发表的最新成果，通过创新性地整合多学科数据与先进数值模拟技术，首次系统重建了东亚边缘海盆地(EAMSB)的三维应力场演化史。研究发现这些盆地的NE向雁列式构造是印度-欧亚板块碰撞的远场效应与太平洋/菲律宾海板块俯冲动力学共同作用的产物，并精确划分出始新世早期、始新世晚期和渐新世-中新世早期三个关键演化阶段。这项研究不仅解决了长期存在的学术争议，更建立了板块汇聚带边缘海形成的新范式。

研究人员采用COMSOL Multiphysics 6.1有限元分析平台，构建了包含欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块的三维球壳模型。通过整合地质构造、古地磁和地震层析成像等多源数据，设置不同时期的板块运动边界条件，重点模拟了σ₁-σ₃差异应力场和水平主应力轨迹。模型验证采用与已知断层走向、火山岩年代学和盆地沉降史的交叉对比方法。

【地质背景】部分揭示，东亚边缘位于全球最复杂的板块交汇区，太平洋、菲律宾海、欧亚和印度-澳大利亚四大板块在此相互作用。传统研究难以解释为什么在整体汇聚背景下会形成系列伸展盆地。

【建模】部分详细介绍了弹性有限元模型的建立过程。研究创新性地将Bird(1998)的薄壳模型扩展到三维空间，考虑了岩石圈流变学分层结构和俯冲板块年龄变化的影响。边界条件设置特别关注了印度板块碰撞力（2.5×10¹²N/m）与太平洋板块俯冲角（15°-60°）的时空变化。

【结果和分析】部分显示：1）始新世早期伊豆-太平洋洋脊浅角度俯冲引发壳层弯曲，产生反常的伸展应力场；同时印度-欧亚碰撞诱发东亚边缘裂陷。2）始新世晚期菲律宾海板块加入后，边界载荷导致构造反转和局部应力集中。3）渐新世-中新世随着俯冲板块变冷变陡，板块回撤诱发向东伸展，最终形成NE向雁列格局。

【NE向雁列式边缘海盆地的形成机制】部分提出突破性认识：印度-欧亚碰撞产生的NW-SE向压应力与太平洋俯冲产生的弧后伸展形成应力耦合，这种独特组合导致斜向伸展变形。模型显示当两个应力场的夹角为45°时，最有利于NE向断裂发育。

【结论】部分强调：1）首次定量证明东亚边缘海是"挤压背景下局部伸展"的产物；2）揭示了板块俯冲角度变化对边缘海形成的控制作用；3）建立的"三期演化模型"合理解释了盆地时空迁移规律。该研究为理解全球类似边缘海盆地提供了普适性理论框架，对海洋资源勘探和区域地质灾害评估具有重要指导价值。正如审稿专家指出，这项研究"通过创新的数值模拟方法，在板块构造理论中实现了从定性解释到定量预测的重要跨越"。