岩浆作用如何塑造海洋转换断层地形，地球动力学建模的主要发现

海洋转换断层(OTF)是地球构造结构中的重要结构。作为两个构造板块相互滑动的边界，它们适应走滑运动，这对海底的地形有重大影响。虽然人们非常关注这些断层的板块运动和材料特性方面的动态，但最近的一项研究发现，岩浆作用在塑造OTF的地形方面起着根本性的作用。

岩浆作用在转换断层中的作用

在深入研究岩浆作用之前，什么是海洋转换断层？这些断层是更大的板块边界系统的一部分，特别是两个构造板块横向滑过彼此的边界。与发散边界（板块分离）或汇聚边界（板块碰撞）不同，转换断层不会创造或摧毁海洋地壳；相反，它们会抵消扩张脊。这些偏移的脊有助于形成独特的地形特征，例如海底的山谷、山脊和断裂带。

OTF通常形成于高压和高温条件相结合的地方，从而导致一系列独特的地质现象。

岩浆作用，即地表之下熔岩的运动，在控制海洋转换断层的地形方面起着至关重要的作用。最近的研究表明转换域内的岩浆过程对观察到的转换断层深度范围具有一级控制作用。岩浆作用的速率（岩浆供应到特定区域的速度）与沿这些断层观察到的地形特征直接相关。

众所周知，岩浆活动会影响海洋地壳的形成，但就OTF而言，岩浆的分布和数量会显著改变该地区的机械特性。岩浆活动频率高会导致山脊的形成，而岩浆活动频率低则可能导致深谷。这些地形变化反过来会影响断层带的应力分布，并可能影响地震行为和板块运动的整体动态。

岩浆作用在海洋转换断层中的作用不仅限于地形特征的直接形成；它还在这些断层系统的长期演化中发挥重要作用。岩浆活动影响断层的生长、分割和新断层带的形成。

高速岩浆活动与沿转换断层边界的局部挤压有关，导致断层平行脊的形成。这些脊可以作为构造板块横向运动的屏障，进一步促成复杂断层段的形成。另一方面，低速率岩浆活动会促进更大、更分散的断层带的形成。这些区域通常更复杂，具有多条断层线和不同的断层深度。它们也可能更容易形成深层断裂带，从而显著改变相关板块的机械行为。

随着时间的推移，变化的岩浆输入会改变这些断层系统的应力分布，影响它们的分段、活动和长期稳定性。

新的研究发现

一项新的研究，提出了关于岩浆作用如何影响海洋转换断层的形态和地形的突破性见解。研究人员使用三维数值模型，我们发现转换域内扩展速率相关的岩浆作用对观察到的转换断层深度谱具有一阶控制作用。

研究发现，岩浆作用在决定全球范围内海洋转换断层的深度和形态方面起着核心作用。这挑战了这些断层主要受构造拉伸和走滑运动控制的传统观点。

低速率岩浆作用导致由转换平行的构造拉伸引起的深转换谷；中速率岩浆作用完全适应远场拉伸，但走滑运动会引起跨转换张力，产生转换强度相关的浅谷；高速率岩浆作用由于局部压缩而产生升高的转换区。

研究表明，低速率岩浆作用会导致更深的转换断层，因为需要更大的构造拉伸来适应板块运动，而高速率岩浆作用会导致更浅的转换断层，因为岩浆填充和稳定该区域的补偿作用。中速岩浆活动具有独特的能力，可以完全适应转换断层处的远场岩石圈拉伸，而不会造成明显的地形凹陷。在这些扩散速率下，岩浆活动可以产生一种平衡，既可以防止缓慢扩散的山脊中出现深谷，又可以允许走滑运动和构造变形。

这些变化不仅是区域性的，而且是全球性的，这表明岩浆扩散速率相互作用可以解释不同海盆中海洋转换断层深度的总体趋势。

值得注意的是，仅靠构造运动并不能完全解释海洋转换断层之间观察到的地形差异。相反，岩浆供应和构造力的相互作用对于理解这些变化至关重要。

这项研究极大地提高了我们对岩浆作用如何控制海洋转换断层地形的理解。通过强调扩散速率依赖性岩浆作用的关键作用，这项研究强调了岩浆过程在塑造地球岩石圈方面的重要性。

参考文献：Xiaochuan Tian, Mark D. Behn, Garrett Ito, Jana C. Schierjott, Boris J. P. Kaus & Anton A. Popov ，Magmatism controls global oceanic transform fault topography.  Nature Communications volume 15, Article number: 1914 (2024) ，doi. s41467-024-46197-9

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