大洋板块在俯冲过程中发生撕裂是当今俯冲带较为普遍的现象，板块撕裂形成的板块窗口容许热地幔物质穿过并产生不同于正常俯冲的地质响应。其中，板块在下段负浮力影响下产生水平向撕裂的过程已经得到了很好的研究，而研究垂向撕裂的形成机制与关键动力学控制因素对该过程的影响，对我们认识完善俯冲过程乃至板块构造理论有重要的意义。
近日，地星学院张怀教授团队针对大洋板块垂向撕裂动力学研究取得重要进展，对板块垂向撕裂的动力学条件有了新的认识。通过构建三维斜向俯冲的动力学数值模型，发现转换断层参与下（1）断层两侧的板块年龄厚度差异，（2）相对于上覆板块海沟的斜向汇聚共同作用促进了板块垂向撕裂的形成。数值模型结果定量化了这两个因素对撕裂宽度以及两种垂向撕裂模式（即垂直于断层与平行于断层的垂向撕裂）的影响，并通过理论分析讨论了斜向俯冲参与下的控制参数与撕裂宽度的相关关系。研究揭示了斜向俯冲是板块垂向撕裂的主控因素，以及板块沿海沟方向俯冲倾角的连续变化现象可以由断层粘度较高的板块在斜向俯冲过程中产生。最后，将当今发生垂向撕裂的大洋板块俯冲动力学条件与数值模型结果进行了对比，发现模拟结果与大部分案例相符合。
该项研究成果于2023年7月以Dynamics of Oceanic Slab Tearing During Transform-Fault Horizontally-Oblique Subduction: Insights From 3D Numerical Modeling为题发表在Journal of Geophysical Research: Solid Earth期刊上。国科大地星学院辛杰博士为论文第一作者，张怀教授为通讯作者，国科大是论文第一单位。本项目受到国家杰出青年科学基金项目(编号: 41725017)，国家自然科学基金委员会地震科学联合基金重点项目基于人工智能和物理机制建模的数值地震预测理论与方法研究（U2239205）资助, 感谢国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”和中央高校基本科研业务费专项资金提供支持。
论文链接：http://doi.org/10.1029/2023JB027041
