引言
弧后盆地和边缘盆地的热结构是理解其形成和起源的重要约束条件,对此已提出多种假说(例如,Karig, 1970; Anderson, 1980; Hutchison等, 1985; Wang等, 1989; Rodkin和Rodnikov, 1996; Turcotte和Schubert, 2002)。在某些弧后盆地中,活跃的海底扩张现象导致人们提出假说,认为它们的构造地热演化和岩石圈热结构与大洋板块相似(Sclater等, 1976; Watanabe等, 1977)。自1980年代以来,一直有人认为弧后盆地的热流随年龄减小的速率与洋中脊生成的海洋岩石圈相同(Sclater等, 1980)。然而,最近的分析(Artemieva, 2023)表明,大多数弧后盆地的热流并不遵循大洋区域典型的年龄依赖性曲线。由于瞬态效应,即扩张轴附近的水循环,扩张持续时间较短(<6 Ma)的弧后盆地的热流比洋壳年龄平方根定律预测值低30–70 mW m?2(例如,Parsons和Sclater, 1977; Stein和Stein, 1992)。此外,弧后盆地的热流还可能受到多种过程的影响,其中包括:与弧后伸展相关的幔对流和热对流、剪切加热贡献、俯冲板的隔热效应、楔形地幔中的二次对流以及热的地幔物质的绝热上升。这些过程可能导致岩石圈出现复杂且非均质的热结构,而该结构可能并不符合简单的板块冷却模型。
第勒尼安海南部(图1),在此称为第勒尼安盆地,被认为是地中海最年轻的边缘盆地(例如,Milia等, 2018,及其参考文献)。ODP第107航次钻探(Kastens等, 1987)在Marsili盆地(图1)的650A钻孔中发现洋壳型地壳和2 Ma基性玄武岩声学基底。然而,第勒尼安海盆地的海底磁异常发育不充分,也暗示了复杂的火山历史,以及在Vavilov海山北侧钻孔中发现的暴露地幔、片麻岩和花岗质岩体(Beccaluva等, 1990; Bonatti等, 1990; Sartori等, 2004; Zitellini等, 2025),使得定义其构造和演化模式变得困难。来自钻孔数据的局部证据表明,在第勒尼安盆地伸展最强烈的部分,大陆地壳、洋壳和暴露地幔共存,这一点也得到了地震反射剖面解释(Milia等, 2017)和地震层析模型(Magrini等, 2022)的支持。
对受大陆裂解和盆地打开影响区域的地表热流分析,有助于揭示其性质和构造动力学(例如,Le Pichon和Sibuet, 1981; Sawyer, 1985; Pasquale等, 1994; Neumann等, 2017; Chiozzi等, 2023)。在第勒尼安海,由于埋藏的高导盐类构造体的存在以及与海底地形相关的局部热液活动(例如,Della Vedova等, 1984; Della Vedova等, 2001; Zito等, 2003),反射岩石圈深层热状况及其演化历史的岩石圈热流测定变得复杂,这些可能导致较大的变异性。此外,此前没有研究曾尝试对热流数据进行综合分析,以解释其变异性意义。
Pasquale等(1999)认为,第勒尼安海南部的对流组分热流可高达100 mW m?2。沿剖面的密集热流观测结合地震反射数据,将有助于理解局部变异性、热折射效应和可能的对流作用(例如,Davis和Fisher, 2021; Poort等, 2020; Bellucci等, 2024)。遗憾的是,第勒尼安海的热流测点分布不均,且大多数测量数据缺乏来自地震剖面的构造信息。
在本研究中,我们针对这些问题进行了研究,并尝试推断岩石圈热流。为此,我们首先回顾了第勒尼安海的可用热流数据,并对其进行沉积和气候变化的校正,以获得同质化数据集。然后,我们重点关注南部(第勒尼安盆地),该区域被认为是地中海中部构造地热演化中的关键扇区。热流数据结合其相对于构造高地的位置、相对不透水沉积覆盖层的存在以及近期岩浆过程进行讨论和解释。最后,我们将热流与大陆岩石圈伸展和大洋岩石圈冷却的参考模型进行比较。研究结果为未来研究第勒尼安盆地的性质和演化提供了基础,并为岩石圈的热状态提供了最新见解。
P. Chiozzi|L. Bonorino|M. Verdoya