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菲律宾海板块位于欧亚板块、太平洋板块和印度—澳大利亚板块的三联点区域,周围几乎全部被俯冲带所环绕,是地震的多发地带。大量的地震事件以及观测台站分布为我们进行地震层析成像研究提供了足够的数据积累。菲律宾海板块的西边缘是马尼拉俯冲带,为欧亚板块向菲律宾海板块下俯冲,而其南北两侧的琉球俯冲带和菲律宾俯冲带则是菲律宾海板块向欧亚板块下的俯冲。因此研究马尼拉俯冲带下的欧亚板块(南海板片)的俯冲形态,有助于更好地理解该地区的构造演化形态。本文基于收集的国际地震中心的P波走时数据(1960~2008),分别整理了研究区内的区域震数据和远震数据,利用赵大鹏的地震层析成像程序进行了区域震成像和区域震+远震联合成像,获得了马尼拉俯冲带的南海板片清晰的俯冲形态,并对马尼拉俯冲带的演化进行了深入分析。区域震成像结果表明,由14°N到18°N,南海板片的俯冲角度逐渐减小,在16°N、119°E—120°E和17°N、120°E—121°E的范围内缺失有关南海板片的高速异常,18°N剖面的南海板片高速异常在121°E、80km深度附近发生断裂。在60km深度剖面上的南海板片分裂为三个高速异常,而且80km和100km深度存在两个分离的高速异常,100km深度的东北部高速异常相对80km相同位置的高速异常发生了东向偏移。结合南海古洋脊在16°N—17°N的俯冲以及地震和火山空白带、异常高热流值、埃达克岩和斑岩型铜金矿床的分布等,表明南海板片在俯冲过程中沿洋脊轴线发生了撕裂,洋脊北部的板片俯冲角度小,南部板片俯冲角度大。由区域震+远震的联合反演结果也证实了该结论,17°N剖面的南海板片角度平缓,而14°N—16°N的南海板片角度较大。根据区域震+远震联合反演结果得到了14°N—18°N各纬度南海板片俯冲的长度和俯冲时间,发现南海的俯冲时间由南向北逐渐递减,并且南海板片扩张完成后的面积是现今面积的两倍,表明马尼拉俯冲带的发育由南部开始并逐渐向北传播。在此基础上提出了一个马尼拉俯冲带的简单演化模式图:8Ma之前,菲律宾海板块运动方向为NNW向,菲律宾海板块与欧亚板块(南海板片)之间由一大型剪切带相连,马尼拉海沟在15Ma就已经形成,并在菲律宾海板块的推动下沿剪切带向北扩展,菲律宾移动带与巴拉望微块体的碰撞在持续进行中;8Ma之后,菲律宾海板块的运动方向转为NW向,剪切带全部转变为马尼拉海沟的一部分,菲律宾海板块与欧亚板块之间的汇聚速率增大,6Ma左右,菲律宾移动带与巴拉望微块体的碰撞结束,吕宋岛在菲律宾海板块的NW向压力下发生逆时针旋转,由于西北吕宋海底高原和菲律宾海板块的西北向运动的共同作用下,南海板片沿古洋脊在俯冲过程中发生了撕裂。