沉积盆地构造沉降的时空变化可用来分析盆地的构造演化过程和深部动力机制，是连接岩石圈浅部构造-沉积过程和深部结构、动力变形的重要纽带。地中海西部处于非洲板块、欧洲板块、伊比利亚板块及特提斯板块的交汇区，其经历了板块俯冲、后撤、弧后扩张、碰撞和岩石圈拆沉、消亡等深部地球动力学过程，瓦伦西亚海槽作为地中海西部最大的新生代沉积盆地之一（图1），海槽整体先经历隆升，缺失古近纪地层，后经历沉降，其北东部自晚渐新世以来发育了一系列地垒和地堑系统以及大型伸展断裂，并一直持续到中中新世；而海槽西南部张裂于早中新世之后，与北东部截然不同，几乎不存在有意义的伸展断裂。海槽的大规模垂向构造活动在地中海西部及陆上的欧洲板块西部和伊比利亚板块北部表现为一套大规模区域不整合面（中新世不整合面，但目前对于该垂向运动（隆升和沉降）的幅度及控制因素尚存在很大疑问。

自然资源部海底科学重点实验室海底演化与动力过程团队方鹏高博士（第一作者）及丁巍伟研究员（通讯作者）与法国索邦大学、塞尔吉巴黎大学和英国利物浦大学合作，通过对研究区30条高精度多道地震测线数据和11口深钻井资料的综合解译，利用3D挠曲回剥法发现瓦伦西亚海槽西南部的中新世不整合面记录的沉降达1.5 km（图2）。地震资料显示的新生代断层缺乏表明这种快速沉降不是由新生代裂陷作用或中生代裂后热沉降引起的，而俯冲相关的动力地形和仅造成褶冲带前缘沉降的挠曲载荷也不能完美解释该区整体的快速沉降。本次研究提出一种俯冲作用引起盆地沉降的新模式，认为这种沉降可以用弧后瞬时隆起事件之后的快速坍塌来解释（图3）：受特提斯板块俯冲过程中板块撕裂的影响，弧后环境下的石圈和软流圈升温，引发了区内的瞬时隆起事件并造成约4 km的地层剥蚀量和中新世不整合面的形成，而其后的沉降则是由相应的热均衡作用和地幔流动力支撑作用的消失共同控制。这种弧后盆地公里尺度的垂向运动模式适用于全球其他经历俯冲板片后撤和板片撕裂的弧后区域。

上述研究成果在国际地学顶级期刊《Earth and Planetary Science Letters》发表，本次研究成果受到国家自然科学基金项目（42025601, 91858214）的共同资助。

 文章信息：Fang, P.G., Julie, T., Geoffroy, M., Nick, K., Ding, W.W.*, 2021. Evidence for rapid large-amplitude vertical motions in the Valencia Trough (Western Mediterranean) generated by 3D subduction slab roll-back. Earth and Planetary Science Letters, 575, 117179.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117179

图1   地中海西部瓦伦西亚海槽主要地貌与构造单元（a-b）与研究区主要地震测线及钻井位置图（c）

图2  地中海西部瓦伦西亚海槽（a）渐新世不整合面至今的地层厚度；（b-e）中新世不整合面的在不同有效弹性厚度（Te）下的沉降结果；（f）不同Te对沉降的影响图。

图3  俯冲背景下瓦伦西亚海槽垂向运动的演化模式