近日，中國(guó)科學(xué)院院士徐義剛團(tuán)隊(duì)副研究員劉亮與合作者，采用基于地球深部物理狀態(tài)建立正演動(dòng)力學(xué)模型的研究思路，約束了當(dāng)今上地幔的溫度分布情況，并據(jù)此系統(tǒng)且定量模擬了上地幔溫度分布不均一對(duì)北半球動(dòng)力學(xué)演化的影響，揭示出北半球“黑洞”現(xiàn)象的本質(zhì)，即地幔溫差驅(qū)動(dòng)的地幔對(duì)流會(huì)吸引周邊板塊向其匯聚，顯著增強(qiáng)板塊間的相互擠壓作用。相關(guān)成果發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》。

板塊重構(gòu)研究表明，侏羅紀(jì)以來(lái)北半球逐漸形成了以歐亞大陸東部為代表的長(zhǎng)期板塊匯聚中心，表現(xiàn)為西伯利亞、蒙古、印度、阿拉伯等地塊群以及（古）特提斯、（古）太平洋板塊向該區(qū)域的匯聚。此外，該階段（重）新啟動(dòng)的單向俯沖過(guò)程也大多是朝歐亞大陸東部發(fā)起的。從定性的角度來(lái)看，似乎有“黑洞”似的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期位于歐亞大陸東部的下方，并將周邊的板塊吸引到自身之下，加劇板塊間的擠壓。然而，現(xiàn)有模型較難解釋北半球至少200 Ma以來(lái)、板塊間擠壓增強(qiáng)且成為陸內(nèi)構(gòu)造-巖漿遷移活動(dòng)聚集地的根本原因。

該研究表明，上地幔的溫度不均一所誘發(fā)的地幔對(duì)流，可以驅(qū)動(dòng)侏羅紀(jì)以來(lái)北半球代表性板塊匯聚事件的發(fā)生。根據(jù)對(duì)模擬結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，在原有俯沖過(guò)程結(jié)束后的~19 Myr內(nèi)：88%的測(cè)試模型中發(fā)生了朝向冷地幔端員的單向俯沖；在大約43%的模型中，更輕的板塊可以向冷地幔端員上方的更重的板塊之下俯沖。與此相反，在地幔熱狀態(tài)均勻的模型中，俯沖重啟的時(shí)機(jī)延長(zhǎng)到了十倍之久，且更輕的板塊從未俯沖到更重的板塊之下。

該項(xiàng)工作解釋了侏羅紀(jì)以來(lái)新啟動(dòng)的單向俯沖過(guò)程大多是朝歐亞大陸東部發(fā)起的原因。數(shù)值模擬結(jié)果還表明，在不同的匯聚帶初始條件下，大規(guī)模平俯沖、年輕邊緣海的俯沖、以及俯沖板片在地幔過(guò)渡帶內(nèi)滯留等北半球代表性現(xiàn)象也可以在模型中自發(fā)產(chǎn)生。此外，該研究中的數(shù)值模型很好地再現(xiàn)了西太新生代起始俯沖階段的平均匯聚速率，很大程度上支持了模型結(jié)果在論證大時(shí)空尺度板塊匯聚問(wèn)題上的可靠性。