近日，国际地学期刊《Tectonophysics》在线发表了海洋地质全国重点实验室于有强教授团队的最新研究成果，论文题为“Laterally variable mantle flow beneath the Huatung Basin along the western Pacific margin”。该研究利用海底地震观测获得花东海盆上地幔各向异性的横波分裂约束，揭示了菲律宾海板块绝对运动及周缘俯冲系统共同作用下，海盆下方地幔流动显著的横向变化。
花东海盆位于菲律宾海板块西缘，被认为是西太平洋边缘保存至今的中生代大洋岩石圈残片。其北缘沿琉球海沟向北俯冲，西南侧邻近南海岩石圈向东俯冲的马尼拉海沟，构造位置十分特殊（图1）。以往俯冲带地幔动力学研究多集中于板片上方的地幔楔，而海沟外侧俯冲大洋板片下方地幔流结构的直接观测约束相对较少。
图1花东海盆区域构造背景及宽频带海底地震台站分布。
研究团队综合分析了花东海盆9台海底地震仪和兰屿岛台站记录的宽频带远震波形。在校正海底地震仪水平分量方位后，对PKS、SKKS和SKS震相开展横波分裂分析，共获得8个台站、33个远震事件的36组高质量测量结果。快波偏振方向和分裂时间均表现出明显的空间变化，表明花东海盆下方上地幔变形并非由单一机制控制。
花东海盆中东部的快波方向以西北-东南向为主，与菲律宾海板块现今绝对运动方向近于平行，反映板块运动在软流圈中产生的剪切变形。花东海盆西南部（近马尼拉海沟），快波方向逐渐旋转为近东西向，并趋于垂直海沟，显示南海岩石圈向东俯冲所诱发的地幔楔角流对区域地幔流动的影响不断增强（图2）。
图2花东海盆横波分裂测量结果。红色短线表示单个测量结果，绿色短线表示台站平均值，粉色箭头表示推测的软流圈流动方向。
花东海盆北部呈现出明显不同的各向异性特征（图2）：该区快波方向以北北东-南南西向为主，总体垂直于琉球海沟；平均分裂时间达到1.93±0.21秒，最大值为2.20秒，显著高于海盆中东部。结合前人地震层析成像结果，该研究提出这一特征主要反映琉球俯冲板片向北运动过程中对板片下方软流圈地幔的拖曳和裹挟；按照上地幔各向异性的平均强度估算，北部观测结果对应约150至190千米厚的等效各向异性层，与该区层析成像揭示的厚层低速软流圈结构相吻合；综合来看，花东海盆古老、冷而致密的岩石圈可能增强板块与软流圈的耦合，从而形成更强的地幔拖曳流动（图3）。
图3 花东海盆下方地幔流动模式示意图。中东部以绝对板块运动相关的软流圈剪切为主，西南部受马尼拉俯冲带地幔楔角流影响，北部主要记录琉球俯冲引起的板片下方地幔裹挟流。
该研究揭示，花东海盆下方地幔流动由菲律宾海板块绝对运动、马尼拉俯冲带地幔楔角流和琉球俯冲引起的板片下方拖曳流共同塑造。这些结果弥补了该地区岩石圈下方地幔各向异性观测的不足，为认识复杂板块边界区的岩石圈与软流圈耦合及俯冲带地幔动力学提供了新的地震学依据。
论文第一作者为我室博士生牛嘉玮，通讯作者为于有强教授，席家骥博士后参与研究，其他合作者来自新西兰惠灵顿维多利亚大学和埃及国家天文与地球物理研究所。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市基础特区研究计划等资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2026.231427