凌子龍，趙俐紅，彭祎輝，吳招才，曲彥丞

1. 山東科技大學(xué)，青島 266590

2. 海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室，青島 266237

3. 自然資源部第二海洋研究所，杭州 310012

西太平洋地區(qū)因擁有世界上最獨(dú)特的雙俯沖系統(tǒng)、最完整的“溝-弧-盆”體系、最寬的大陸架、最大的邊緣海、最深的海溝、最老的洋殼、最多的海山等而成為地學(xué)界最關(guān)注的區(qū)域[1]。西太平洋中部地區(qū)恰是西太平洋板塊邊緣溝-弧-盆體系構(gòu)造演化的關(guān)鍵區(qū)域，其地質(zhì)特征與構(gòu)造演化一直是地學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。區(qū)內(nèi)發(fā)育有海盆、海槽、海溝、不活躍和活躍的洋中脊、裂谷以及活躍的島弧，其地球動(dòng)力學(xué)背景和構(gòu)造過程極為復(fù)雜。盡管通過一些地球物理資料，對于西太平洋中部的部分區(qū)域的地殼構(gòu)造和年齡進(jìn)行了研究[2-4]，但對整體的巖石圈結(jié)構(gòu)和流變性的了解相對較少。

巖石圈有效彈性厚度（Te）是一個(gè)表征巖石圈長期強(qiáng)度和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的重要參數(shù)，其對應(yīng)于一個(gè)理想的彈性板的厚度，在相同的荷載作用下它可以產(chǎn)生與巖石圈相同的彎曲程度[5]。巖石圈有效彈性厚度主要與冪律蠕變參數(shù)有關(guān)，例如溫度、巖石圈物質(zhì)組成、地殼厚度、應(yīng)力狀態(tài)等[6-9]。因此，有效彈性厚度能提供巖石圈的流變性和應(yīng)力狀態(tài)的重要信息[7,10-11]，并為定量研究巖石圈強(qiáng)度變化和標(biāo)定其屈服強(qiáng)度提供必要數(shù)據(jù)[12]。前人對于西太平洋中部巖石圈的有效彈性厚度進(jìn)行了一定程度的研究[13-17]，但是大都沒有考慮內(nèi)部荷載的影響，這樣會(huì)導(dǎo)致Te值被低估[5]。表面荷載作用主要由地形變化和地表密度的大尺度變化（如山地和沉積盆地）引起，內(nèi)部荷載主要包括侵入的鐵鎂質(zhì)物質(zhì)、增生的下地殼物質(zhì)、熱異常和地殼物質(zhì)成分的變化，這些會(huì)造成巖石圈內(nèi)部密度的橫向變化。本文在撓曲模型中將表面荷載和內(nèi)部荷載同時(shí)考慮在內(nèi)，得到的有效彈性厚度將更加準(zhǔn)確地反映西太平洋中部巖石圈的強(qiáng)度變化。

目前有效彈性厚度的研究方法很多[18-20]，其中通過分析自由空間重力異常和地形之間的導(dǎo)納來計(jì)算巖石圈Te值的滑動(dòng)窗口導(dǎo)納法，是當(dāng)前最為常見的一種方法。它被廣泛應(yīng)用于計(jì)算不同地質(zhì)背景下的海洋巖石圈和大陸巖石圈的Te值，如歐洲[21]、太平洋[14,16-17]以及俯沖帶[22]等。鑒于此，本文擬利用西太平洋中部的水深數(shù)據(jù)、自由空間重力異常數(shù)據(jù)和地殼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并在撓曲模型中考慮表面荷載和內(nèi)部荷載同時(shí)存在的情況，采用滑動(dòng)窗口導(dǎo)納技術(shù)計(jì)算其巖石圈的有效彈性厚度值，以進(jìn)一步探討該區(qū)的巖石圈結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造過程。

圖1 西太平洋中部的水深地形圖Fig.1 The bathymetry map of the Central Western Pacific

1 地質(zhì)背景

西太平洋中部主要由太平洋板塊、菲律賓板塊和卡羅琳板塊組成，它們之間以俯沖帶為邊界（圖1）。太平洋板塊是中生代海底的重要組成部分，存在大量的海底火山。太平洋板塊向西北運(yùn)動(dòng)，俯沖到菲律賓板塊底部，其以25°N為界由北向南大致可以分為兩部分：呈線型的伊豆-小笠原海溝，呈弓型的馬里亞納海溝。

菲律賓板塊是一個(gè)相對較小的板塊，被東部的太平洋板塊和西部的歐亞板塊夾在中間，南部以印度-澳大利亞板塊和卡羅琳板塊為邊界。沿著東部邊緣，菲律賓板塊與太平洋板塊形成了伊豆-小笠原-馬里亞納海溝。在西部邊緣，菲律賓沿著南海海槽、琉球海溝和菲律賓海溝俯沖到歐亞板塊底部，而在中部的馬尼拉海溝卻為俯沖帶的上覆板塊[23]。菲律賓板塊由海底擴(kuò)張形成的西菲律賓海盆、四國海盆和帕里西維拉海盆組成。位于菲律賓板塊中部呈南北走向的非震海嶺九州-帕勞海脊（KPR）將西菲律賓海盆與四國海盆和帕里西維拉海盆分隔開。由于四國海盆和帕里西維拉海盆的打開（約25 Ma），KPR從IBM火山弧分離出來[24]。在3～4 Ma，第二次海底擴(kuò)張作用形成了馬里亞納海槽。位于西菲律賓海盆中部的中央盆地?cái)嘞荼徽J(rèn)為是一個(gè)古洋中脊，通過海底擴(kuò)張作用形成了西菲律賓海盆[25-26]。

卡羅琳板塊位于太平洋、菲律賓和印度-澳大利亞板塊之間?？_琳板塊曾被認(rèn)為是太平洋板塊的一部分，但是基于對其海底地形、重力、地震數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)卡羅琳板塊可能是一個(gè)獨(dú)立的板塊[27]?？_琳板塊東部以穆索海溝為界，北部以雅浦海溝為界，南部以新幾內(nèi)亞海溝和馬努斯海溝為界?？_琳板塊被位于中部的歐里皮克海隆分為西卡羅琳次海盆和東卡羅琳次海盆。Gaina和Müller[28]通過對海底磁異常的研究，發(fā)現(xiàn)東卡羅琳次海盆的地殼以中部的古洋中脊對稱分布，而西卡羅琳次海盆的古洋中脊靠近它的北部邊緣，呈現(xiàn)明顯的非對稱性，認(rèn)為可能是受到北部馬努斯熱點(diǎn)的影響使得洋中脊向北跳躍而導(dǎo)致的結(jié)果?？_琳海嶺位于雅浦海溝的東部以及馬里亞納海溝的南部，被認(rèn)為是由地幔柱的火山作用形成[4]，索羅爾海槽將其分為東卡羅琳海嶺和西卡羅琳海嶺。在早中新世，卡羅琳海嶺與雅浦火山弧相撞，導(dǎo)致了雅浦火山弧火山作用停止[29]，帕里西維拉海盆逆沖到雅浦火山弧上面[30]，馬里亞納火山弧彎曲[31]。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 輸入數(shù)據(jù)

地形和測深數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)格分辨率為30"×30"的GEBCO_2014數(shù)字高程模型，其數(shù)據(jù)主要源于船測數(shù)據(jù)和衛(wèi)星測高反演數(shù)據(jù)（圖1）。劉洋[32]在馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”，以多波束條帶數(shù)據(jù)的中央波束測深結(jié)果為基準(zhǔn)，對GEBCO_2014數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評估，結(jié)果表明其精度在限差容許范圍內(nèi)（平均差值為-10.7 m）。自由空氣重力異常數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)格分辨率為 2.5ˊ×2.5ˊ的地球重力模型 EGM2008[33]（圖 2a）。EGM2008重力模型的球諧展開階數(shù)達(dá)到了2 159，其采用了衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)、衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)、地面重力數(shù)據(jù)和海洋重力數(shù)據(jù)等。張精明等[34]在中國大陸對EGM2008模型精度進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示各區(qū)域內(nèi)EGM2008模型計(jì)算高程與中國高程系統(tǒng)水準(zhǔn)高程對比誤差精度均在1 m 以內(nèi)，表明其具有較高的精度。此外，計(jì)算巖石圈Te值的過程需要了解地殼和上地幔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為了確定內(nèi)部不同界面的密度分布和橫向變化，我們使用了全球地殼模型CRUST1.0[35]，CRUST1.0包含冰層、水層、3層沉積物和3層地殼，第8層為Moho面深度（圖2b）。根據(jù)Forsyth[5]的假設(shè)，我們認(rèn)為初始內(nèi)部荷載發(fā)生在Moho面。盡管Te和假定的荷載深度存在一種權(quán)衡關(guān)系，但是Pére-Gussinyé和Watts[21]通過測試Te對荷載深度的敏感度，發(fā)現(xiàn)將荷載深度從中地殼更改到Moho面，Te只改變了約5 km且變化模式保持不變，表明荷載深度的差別對于Te計(jì)算結(jié)果的影響較小。

為了消除曲線坐標(biāo)的平面處理而產(chǎn)生的誤差，我們使用墨卡托投影將所有數(shù)據(jù)投影到笛卡爾坐標(biāo)系中，并將所有數(shù)據(jù)重采樣為網(wǎng)格分辨率為8 km的數(shù)據(jù)。此外，為了消除邊緣效應(yīng)，我們選取了比研究區(qū)域更大的網(wǎng)格數(shù)據(jù)用于計(jì)算Te結(jié)果。

2.2 滑動(dòng)窗口導(dǎo)納法

巖石圈有效彈性厚度的計(jì)算需要根據(jù)模型，最簡單的模型是一個(gè)位于無黏性流體上的均勻彈性板模型，它在荷載作用下發(fā)生撓曲[5]。對于一個(gè)給定的Te值，我們可以從觀測重力異常和地形中得到初始的表面荷載和內(nèi)部荷載，從而根據(jù)撓曲模型重構(gòu)重力異常和地形，稱為荷載反褶積法[5]。

觀測導(dǎo)納函數(shù)Zobs（k）為：

式中，k為二維波數(shù)，Sfh（k）和Shh（k）分別表示地形和自由空間重力異常的互功率譜密度和地形的自功率譜密度，＜＞表示一個(gè)環(huán)形波數(shù)帶上的平均值。

巖石圈在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生撓曲，其彎曲程度受巖石圈撓曲強(qiáng)度D的控制，公式如下：

式中，E為楊氏模量，v為泊松比，Te為巖石圈有效彈性厚度（具體數(shù)值見表1）。在假定E和v保持不變的情況下，Te的大小決定了巖石圈的撓曲強(qiáng)度，較大的Te對應(yīng)于一個(gè)較強(qiáng)的巖石圈，表明巖石圈的很大一部分荷載由彈性應(yīng)力支撐，巖石圈彎曲程度較?。欢^小的Te對應(yīng)于一個(gè)較弱的巖石圈，表明彈性應(yīng)力支撐了較小部分的荷載，巖石圈彎曲程度較大。

圖2 西太平洋中部的自由空氣重力異常圖（a）和Moho面深度圖（b）Fig.2 Free-air gravity anomaly（a）and depth of the Moho（b）of the Central Western Pacific

表1 常量的符號和數(shù)值Table 1 Symbols and values of constants

彈性板塊在荷載作用下的撓曲方程[36]：

式中，D為巖石圈的撓曲強(qiáng)度，w為彈性撓曲，ρm和ρfill分別為地幔密度和填充撓曲的物質(zhì)密度，g為重力加速度，q（x）為彈性板塊受到的垂向荷載（具體數(shù)值見表1）。

假定巖石圈厚度在撓曲過程中保持不變，對于一個(gè)作用在巖石圈表面且密度為的初始表面荷載（HI），其導(dǎo)致的最終地形和自由空氣重力異常分別為HT和GT[22]：

式中，G為牛頓引力常數(shù)，ρc和ρw分別為地殼密度和海水密度，t和d分別為平均地殼厚度和平均水深。

對于一個(gè)作用在Moho面且密度差為（ρm-ρc）的初始內(nèi)部荷載（WI），其導(dǎo)致的最終地形和自由空氣重力異常分別為HB和GB[22];

當(dāng)表面荷載和底部荷載同時(shí)作用于海洋巖石圈時(shí)，最終的地形（H）和自由空氣重力異常（G）是兩者各自單獨(dú)作用于巖石圈所產(chǎn)生的地形和自由空氣重力異常的累加，公式如下：

理論導(dǎo)納函數(shù)Zpre（k）為：

式中，Sftht（k）和Sfbhb（k）分別表示表面荷載和底部荷載作用下的地形和自由空間重力異常的互功率譜密度，Shtht（k）和Shbhb（k）分別表示表面荷載和底部荷載作用下的地形的自功率譜密度。

對于一個(gè)給定的Te值，我們首先利用觀測的地形和自由空間重力異常，通過公式（8）和（9）求得表面荷載（HI）和底部荷載（WI）；然后利用HI和WI并通過公式（4）—（7）求得最終地形和自由空間重力異常的分量（HT、GT、HB和GB）；最后通過公式（10）計(jì)算地形和自由空間重力異常之間的理論導(dǎo)納曲線。我們將觀測導(dǎo)納曲線與不同Te值的一系列理論導(dǎo)納曲線進(jìn)行對比，將匹配程度最高的理論導(dǎo)納曲線所對應(yīng)的Te值作為研究區(qū)的Te值。

為了獲得研究區(qū)有效彈性厚度的空間變化值，我們將其劃分為多個(gè)重疊的窗口，計(jì)算每個(gè)窗口的觀測導(dǎo)納曲線和理論導(dǎo)納曲線，將獲得的巖石圈有效彈性厚度作為窗口中心處的Te值，然后將窗口移動(dòng)40 km進(jìn)行新的Te估計(jì)。在滑動(dòng)窗口導(dǎo)納法中，窗口大小的選擇至關(guān)重要，它控制著Te結(jié)果的分辨率和方差之間的權(quán)衡[20,37]。較小的窗口能更好地反映短波長的特征，提高數(shù)據(jù)分辨率，但會(huì)丟失長波長的信息；較大的窗口能突出長波長特征，提高Te的反演精度，但會(huì)丟失短波長信息，降低數(shù)據(jù)的分辨率[20,37]。為了獲得研究區(qū)較為精確的Te估計(jì)值和較好的Te空間變化性，我們選取了比較廣泛的窗口范圍，分別為200 km×200 km、400 km×400 km、600 km×600 km和800 km×800 km。

3 結(jié)果

圖3展示了4個(gè)不同窗口計(jì)算的西太平洋中部的Te空間變化結(jié)果。雖然4個(gè)不同窗口的Te結(jié)果在絕對值和短波長變化方面存在差異，但是總體的Te變化模式看起來非常相似。計(jì)算結(jié)果顯示，研究區(qū)的Te值整體上處于0～50 km，這與前人的計(jì)算結(jié)果相一致[14-15,17]，Te變化基本上與構(gòu)造單元相吻合，且與主要的構(gòu)造邊界密切相關(guān)。通常情況下，Te的變化相對平緩，尤其在海洋巖石圈，然而，我們的結(jié)果顯示出部分區(qū)域的Te值在很小的空間間隔內(nèi)發(fā)生了很大的變化，從而產(chǎn)生了很大的Te梯度，尤其是200 km×200 km窗口和400 km×400 km窗口的Te結(jié)果，這種現(xiàn)象在使用頻譜法反演有效彈性厚度的研究中比較常見，屬于反演的人為誤差[38-40]，在滑動(dòng)窗口導(dǎo)納法中主要取決于窗口大小的選擇。Pérez-Gussinyé等[39]通過對不同窗口大小的反演結(jié)果進(jìn)行測試，認(rèn)為600 km×600 km的窗口對于0～50 km的巖石圈有效彈性厚度具有較好的反演效果。然而，由于600 km×600 km的窗口相對較大，對于一些較小的構(gòu)造單元的反演效果較差，如馬里亞納火山弧。結(jié)果顯示，200 km×200 km窗口的計(jì)算結(jié)果能夠較好地反映研究區(qū)的構(gòu)造單元之間的Te值變化。因此，本文主要利用600 km×600 km窗口（精確的Te估計(jì)值）和200 km×200 km窗口（較好的Te空間變化性）計(jì)算的Te結(jié)果，對研究區(qū)的巖石圈強(qiáng)度和地質(zhì)構(gòu)造過程進(jìn)行分析。

除海底火山具有相對較小的Te值（15～20 km）外，太平洋板塊整體上具有較強(qiáng)的巖石圈強(qiáng)度（25～30 km）。馬里亞納海溝東側(cè)的巖石圈具有西太平洋中部最大的Te值（30～50 km），這與Zhang等[15]計(jì)算的結(jié)果相對一致。Zhang等[15]對馬里亞納海溝附近的巖石圈進(jìn)行彈性撓曲研究，結(jié)果顯示外隆起背離海溝方向的巖石圈有效彈性厚度為45～53 km。馬里亞納海溝東側(cè)的Te值具有較大的空間變化性，由北向南整體上表現(xiàn)為‘高-低-高-低’的Te變化特征（圖3a, b）。馬里亞納海溝西側(cè)的馬里亞納火山弧在大窗口（圖3b-d）的計(jì)算結(jié)果中表現(xiàn)為高Te值特征（30～50 km），這可能是由于窗口較大導(dǎo)致的平滑作用，使得馬里亞納火山弧的巖石圈短波長信息被馬里亞納海溝東側(cè)巖石圈的長波長信息所覆蓋，沒有凸顯出來。與之相對，在200 km×200 km的窗口中（圖3a），馬里亞納海溝和馬里亞納火山弧均表現(xiàn)為明顯的較低的Te值特征（約 12 km）。馬里亞納海槽具有異常弱的巖石圈強(qiáng)度，Te值為3～5 km。帕里西維拉海盆中部具有較強(qiáng)的巖石圈強(qiáng)度，Te值約為30 km，其西部巖石圈強(qiáng)度明顯弱于東部巖石圈（東部的Te值比西部的Te值高約10 km）。西菲律賓海盆具有與帕里西維拉海盆相似的Te變化特征。西菲律賓海盆的中央盆地?cái)嘞莸膸r石圈表現(xiàn)為高Te值特征（約18 km），其南北兩側(cè)次海盆的巖石圈表現(xiàn)為低Te值特征（＜10 km）?？拷坡少e俯沖帶的區(qū)域，巖石圈的Te值明顯增大（約25 km）?？_琳板塊的巖石圈整體上表現(xiàn)為相對均一的低Te值特征（＜15 km），尤其是歐里皮克海隆、卡羅琳海嶺和索羅爾海槽，它們的巖石圈Te值為3 km，這與楊安等[17]的計(jì)算結(jié)果相一致。卡羅琳海嶺東側(cè)的卡羅琳火山鏈在200 km×200 km的窗口中表現(xiàn)為明顯的低Te值特征（約5 km）（圖3a）?？_琳板塊北部的雅浦海溝和東部的穆索海溝具有較高的Te值（25～35 km），表明它們具有相對較強(qiáng)的巖石圈強(qiáng)度。位于卡羅琳板塊西部的阿尤海槽和南部的馬努斯海溝具有較弱的巖石圈強(qiáng)度（約3 km）。

圖3 西太平洋中部巖石圈有效彈性厚度（Te）的空間變化圖a-d分別代表200 km×200 km窗口、400 km×400 km窗口、600 km×600 km窗口和800 km×800 km窗口的計(jì)算結(jié)果。Fig.3 Te estimates in the Central Western PacificPanels（a）to（d）show Te results for four different window sizes（200 km×200 km, 400 km×400 km, 600 km×600 km, and 800 km×800 km）

4 討論

大家普遍認(rèn)為巖石圈強(qiáng)度與巖石圈溫度和年齡之間存在一定的相關(guān)性[7,41-43]，巖石圈會(huì)隨著年齡的增加而不斷變冷、變強(qiáng)。然而，后期的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致巖石圈的熱再生和/或巖石圈組分的改變，使得巖石圈強(qiáng)度降低[39,41]，如熱點(diǎn)或火山作用引起的熱擾動(dòng)以及伸展或斷層作用引起的巖石圈減薄或破裂。因此，Te的空間變化可以反映出構(gòu)造單元的地質(zhì)構(gòu)造過程。

太平洋板塊雖然是一個(gè)較老的板塊，但是我們的結(jié)果顯示，它并沒有表現(xiàn)為相對均一的高巖石圈強(qiáng)度，表明其巖石圈流變強(qiáng)度是不均勻的。前人利用滑動(dòng)窗口導(dǎo)納法對于太平洋的巖石圈有效彈性厚度進(jìn)行了計(jì)算[14,16-17]，結(jié)果顯示Te值主要為8～15 km，明顯小于我們的計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算Te值時(shí)，他們使用的模型只考慮了表面荷載，沒有考慮內(nèi)部荷載的情況，這可能導(dǎo)致低估了Te值的大小[5]。太平洋板塊后期受到火山作用的影響形成了眾多的海底火山，強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)導(dǎo)致巖石圈的熱再生和/或巖石圈組分的改變，使得巖石圈的強(qiáng)度顯著降低。我們的結(jié)果顯示，馬里亞納海溝和菲律賓海溝的巖石圈強(qiáng)度從外隆起到海溝方向表現(xiàn)為明顯的減弱，表明巖石圈由外隆起向海溝發(fā)生了弱化，這可能是由于巖石圈發(fā)生撓曲形變時(shí)，產(chǎn)生了大量斷層，斷層作用使得巖石圈破裂，降低了巖石圈的強(qiáng)度。海洋巖石圈的彈性厚度受到巖石圈溫度的控制，Te值與巖石圈溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[41-43]：巖石圈的溫度越高，其強(qiáng)度會(huì)越低。馬里亞納火山弧由許多火山組成，巖石圈處于較熱狀態(tài)，因此它具有較弱的巖石圈強(qiáng)度（約12 km）。馬里亞納海槽是最年輕的海洋盆地，形成于6～8 Ma[44-45]，巖石圈應(yīng)該處于均衡狀態(tài)，具有異常弱的巖石圈強(qiáng)度（Te＜5 km）。

帕里西維拉海盆屬于KPR和西馬里亞納殘留弧之間的弧間盆地，在西菲律賓海盆停止擴(kuò)張后（約30 Ma），裂谷作用使得四國海盆和帕里西維拉海盆開始形成，然后在29～26 Ma和15 Ma之間發(fā)生海底擴(kuò)張作用[46]。我們的結(jié)果顯示，帕里西維拉海盆中部的擴(kuò)張中心表現(xiàn)為高Te值特征，表明巖石圈處于非均衡狀態(tài)。張正一等[3]通過對重力數(shù)據(jù)、磁力數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)帕里西維拉海盆西部具有比東部更高的磁異常和更厚的磁性體。因此，我們推測，帕里西維拉海盆西部相較于東部具有較弱的巖石圈強(qiáng)度，這可能與海盆的非對稱擴(kuò)張有關(guān)，擴(kuò)張過程中巖漿可能更加集中于海盆的西側(cè)，導(dǎo)致巖漿作用更加強(qiáng)烈，巖石圈更熱，從而使其具有更低的巖石圈Te值。西菲律賓海盆被中央盆地?cái)嘞莘譃槟媳眱蓚€(gè)次海盆，除南部次海盆靠近菲律賓海溝的巖石圈具有較大的Te值外，兩個(gè)次海盆整體上表現(xiàn)為相同的低Te值特征，表明西菲律賓海盆在海底擴(kuò)張過程中巖石圈處于相對均衡狀態(tài)。

我們的結(jié)果顯示，歐里皮克海隆具有異常低的Te值，表明它的巖石圈處于均衡狀態(tài)，這與Altis[13]的觀點(diǎn)相一致，Altis通過對測深數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為歐里皮克海隆是由強(qiáng)烈的火山作用所形成，巖石圈處于Airy均衡狀態(tài)，因此其具有較弱的巖石圈強(qiáng)度。Zhang 等[4]認(rèn)為，卡羅琳海嶺代表了一個(gè)中等大小的海底高原，其火山活動(dòng)來源于地幔柱（卡羅琳熱點(diǎn)）。強(qiáng)烈的火山活動(dòng)導(dǎo)致巖石圈的熱再生，使得卡羅琳海嶺和索羅爾海槽的巖石圈處于較熱狀態(tài)，巖石圈強(qiáng)度顯著降低（3 km）。阿尤海槽被認(rèn)為是一個(gè)慢速擴(kuò)張洋中脊，且自25 Ma以來一直處于活動(dòng)狀態(tài)[27]。一般情況下，洋中脊地形和重力異常之間具有較好的相關(guān)性，表明巖石圈處于Airy均衡，巖石圈應(yīng)該較弱[47]。此外，我們的結(jié)果顯示，位于卡羅琳板塊南部的馬努斯海溝具有較弱的巖石圈強(qiáng)度（3 km），楊安等[17]認(rèn)為，此處可能是由于處于非彈性均衡導(dǎo)致的結(jié)果。

5 結(jié)論

（1）除海底火山具有相對較小的Te值（15～20 km）外，太平洋板塊整體上具有較強(qiáng)的巖石圈強(qiáng)度（25～30 km）。馬里亞納海溝和菲律賓海溝的巖石圈強(qiáng)度從外隆起到海溝方向表現(xiàn)為明顯的減弱，可能是由于巖石圈發(fā)生撓曲形變時(shí)，產(chǎn)生了大量斷層，降低了巖石圈的強(qiáng)度。

（2）帕里西維拉海盆西部相較于東部具有較弱的巖石圈強(qiáng)度，這可能與海盆的非對稱擴(kuò)張有關(guān)，擴(kuò)張過程中巖漿可能更加集中于海盆的西側(cè)，導(dǎo)致巖漿作用更加強(qiáng)烈，巖石圈更熱。

（3）卡羅琳板塊的巖石圈整體上表現(xiàn)為相對均一的低Te值特征（＜15 km）。歐里皮克海隆、卡羅琳海嶺和索羅爾海槽的Te值為3 km，強(qiáng)烈的火山活動(dòng)導(dǎo)致巖石圈的熱再生，使得它們的巖石圈處于較熱狀態(tài)，巖石圈強(qiáng)度顯著降低。