台湾-吕宋双火山弧的可能成因:菲律宾板块北西向加速运动

台湾-吕宋双火山弧绵延近500 km,南北向展布于台湾岛和吕宋岛之间,其成因尚无定论.前人将其归因于轻质物质(南海洋中脊或南海北部轻质高原)的俯冲,然而数值模拟研究并不能有效支持该观点.随着欧亚-菲律宾板块的会聚,南海东部次海盆被动俯冲于菲律宾板块之下.为了验证被动俯冲和主动俯冲对俯冲角度的控制作用,本文构建了二维高精度数值对比模型,在其他因素完全相同的情况下,考察会聚方向的差异对俯冲角度的影响.模拟结果显示,仅仅改变会聚方向,俯冲角度就能够发生巨大变化.在被动俯冲背景下如果条件合适则易于发生低角度俯冲.综合前人研究成果可以发现,南海-菲律宾俯冲系统的条件满足发生低角度俯冲的要求,表现在两方面:①南海东部次海盆的年龄从最新的洋中脊向北波动增加,最老为33 Ma,小于低角度俯冲洋盆年龄要求的40 Ma;②欧亚-菲律宾板块的会聚速率大于低角度俯冲速率要求的4 cm/a.由此,本文认为菲律宾-欧亚板块在被动俯冲背景下的低速会聚形成了高角度俯冲从而导致西弧的形成;之后菲律宾板块北西向加速运动导致俯冲角度减小,西弧停止活动而东弧开始形成.本文模型不需要俯冲的轻质物质提供额外的浮力进而促使板片角度减小.西弧和东弧存在分叉现象,我们认为原因可能是洋壳年龄向北增加和(或)菲律宾板块旋转.本文提出了台湾-吕宋双火山弧另一种可能的演化机制,有助于推进对该双火山弧和该俯冲系统的理解,也能够为认识其他被动俯冲过程提供参考实例.