北斯瓦尔巴边缘地壳结构：大陆裂解与欧亚海盆开启的构造演化机制

本研究针对北斯瓦尔巴边缘古近纪大陆裂解机制不明的问题，通过整合地震反射剖面与位场数据二维正演模拟，构建7条地壳剖面（CT1-7），揭示欧亚海盆开启过程中裂-剪复合型大陆裂解模式，发现大陆-洋壳过渡带（COT）存在剥露的陆壳下地壳/蛇纹石化地幔块体，提出继承性基底构造与板块运动方向共同控制边缘分段性演化，为极地被动边缘动力学研究提供新范式。

　　

北极地区的地质演化一直是地球科学领域的重大谜题，尤其是北斯瓦尔巴边缘与欧亚海盆的开启过程，犹如一部被冰封的地球动力学史诗。这片位于北纬80°以上的极地海域，记录了古近纪时期巴伦支-卡拉陆架与罗蒙诺索夫海岭之间大陆裂解的关键证据，但长期以来，科学家们对裂解过程中的应力分配机制、地壳减薄方式以及洋盆初始扩张阶段的分段性控制因素存在认知空白。更令人困惑的是，现今超慢速扩张的加克勒洋中脊（Gakkel Ridge）表现出明显的岩浆段与非岩浆段交替现象，这种异质性是否源于大陆裂解初期的构造遗产？这些问题直接关系到对被动大陆边缘形成机制的理论完善。

为破解这些谜题，奥斯陆大学（University of Oslo）等机构的研究团队在《Tectonophysics》发表了一项突破性研究。通过创新性地整合多道地震反射剖面解释与重力-磁力数据二维正演模拟（2D forward modelling），构建了横跨北斯瓦尔巴大陆边缘至欧亚海盆西南部的7条地壳剖面（CT1-CT7）。研究首次系统论证了该区域存在裂-剪复合型大陆裂解模式（rift-shear breakup mode），发现大陆-洋壳过渡带（COT）内存在剥露的陆壳下地壳和蛇纹石化地幔块体（serpentinized subcontinental mantle blocks），精确限定海底扩张起始于约53 Ma（磁异常条带C24时期）。这些发现不仅重塑了人们对北极高纬度地区大陆裂解过程的理解，更揭示了先存构造对被动边缘分段性演化的控制规律。

关键技术方法包括：1）基于多道地震反射数据（multichannel seismic reflection）的结构解释，识别关键构造界面；2）整合重力-磁力数据的二维正演模拟（potential field modelling），约束地壳密度结构；3）利用已有钻井资料和地震速度模型进行地层标定；4）通过磁异常条带（magnetic chron C24）确定洋壳年龄。研究区域覆盖北斯瓦尔巴大陆架、索菲亚海盆（Sophia Basin）至南欧亚海盆的过渡带，特别关注耶尔马克高原（Yermak Plateau）的构造属性。

【区域背景】研究指出北斯瓦尔巴边缘受控于三组先存薄弱带：1）加里东期-蒂曼期（Caledonian-Timanian）基底构造；2）晚白垩世-古新世（66-56 Ma）欧亚、格陵兰与北美板块三联点体系；3）北北西向延伸的古老剪切带。这些继承性构造引导了古近纪多期次斜向裂解，形成现今观测到的边缘三分段格局。

【地壳结构特征】地震与位场模型联合揭示：1）耶尔马克高原由东北部（前/早尤里坎期构造-岩浆块体）与西南部（剪切-斜向伸展成因）两个构造单元拼贴而成；2）索菲亚海盆下方存在减薄的高密度变质基底；3）COT带宽度约50-80 km，呈现陆壳-剥露地幔-洋壳的过渡序列。

【边缘分段性】研究将北斯瓦尔巴边缘划分为：1）西北斯匹次卑尔根-西南耶尔马克段；2）东北斯匹次卑尔根-西北克维特亚岛段；3）东北克维特亚-北巴伦支段。各段裂解模式差异受控于先存构造走向与欧亚海盆开启方向的夹角变化，其中第二段表现出最典型的斜向伸展特征。

【动力学机制】综合证据表明：1）大陆裂解初期以斜向伸展为主，伴随走滑分量；2）地幔剥露过程与先存剪切带活化密切相关；3）磁异常条带分布揭示海底扩张初期即存在与现今加克勒洋中脊对应的分段性。

这项研究的理论突破在于建立了"继承性构造-斜向裂解-边缘分段"的因果链条，提出北极被动边缘演化的新模式：即古构造薄弱带通过控制裂解过程中的应变分配，最终决定洋盆开启的几何形态。实践意义上，该成果为极地油气资源勘探中的基底构造预测提供了新思路，同时为理解超慢速扩张系统（ultra-slow spreading system）的起源问题提供了关键古构造约束。特别是对欧亚海盆北段大陆架外缘局部重力高异常区的成因解释，修正了前人单纯岩浆底侵的认知，指出这些异常更可能反映剥露地幔块体的空间分布。未来研究可沿此方向深入探讨蛇纹石化程度与位场响应的定量关系，以及古应力场重建对极地盆地演化的指示意义。