一、年度工作进展

1、项目实施方案执行情况

按照项目计划实施方案执行较为顺利，目前已完成：（1）马里亚纳海沟岩石的绝大部分分析测样品分析测试，正在着手建立马里亚纳俯冲带南段俯冲板块的岩石层序，并尝试探讨西南马里亚纳裂谷岩浆活动的成因；仅有Ar-Ar定年由于排队时间过长，尚需一段时间。（2）已经完成被动源OBS数据、挑战者深渊多波束数据处理，完成天然地震层析成像、宽角折射地震反演成像，获取马里亚纳俯冲带俯冲板块的深部速度结构。（3）收集马里亚纳海沟的深渊岩石取样和地球物理探测航次数据和资料分析。

2、与西太计划其他项目的交流合作情况

暂无。

3、获得数据及其在项目研究中的意义

本年度继续开展水深数据、重力异常数据、沉积厚度数据、天然地震数据、地热数据等地球物理反演，同时还申请到中科院共享航次以及项目依托单位在马里亚纳海沟所采集的岩石、沉积物样品，和多波束测深、被动源OBS等地质-地球物理数据。这些数据对于研究马里亚纳海沟俯冲系统岛弧地壳增长率、洋壳的挠曲分段性、初始俯冲倾角差异变化以及始裂谷岩浆活动成因均有巨大的贡献。

二、年度研究成果

1、取得科学认识及其意义

（1）利用多通道反卷积的方法提取接收函数，并使用可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗方法进行接收函数的跨维反演，获取得到OBS台站下方的一维速度结构，提取地壳厚度以及Vp/Vs。结果表明，俯冲板块的平均地壳厚度约为6.0 km，上覆板块在弧前区域的最大地壳厚度约为12 km。此外，海沟轴附近的沉积物厚度约为1 km，表明该地区发生了俯冲刮擦现象。在Vp/Vs比值方面，上覆板块的台站下方呈高值（1.82到1.99），可能表示孔隙流体压力升高，而俯冲板块的Vp/Vs比值在1.84到1.87之间，表明存在蛇纹岩化现象。

（2）利用近震层析成像的方法，获取得到马里亚纳南段P波和S波的三维速度结构。结果表明，俯冲板块的P波和S波速度比正常地幔高出2-6%，且Vp/Vs比值较低；俯冲板块在50-100 km深度范围内的平均倾角为45°；在西南马里亚纳裂谷、西马里亚纳残留脊和弧前下方的地幔楔中，存在普遍的低速异常。其中，弧前区域外侧浅于50 km深度处的低速异常，暗示了地幔蛇纹岩化以及水的存在；在弧前块体的中央部分，观察到一个以40-60 km深度为中心的低速异常，可能表示该地区处于熔融状态。

（3）岛弧地壳增生速率随汇聚速率增加而变大。俯冲倾角由30°递增到45°的变化区间中，岛弧地壳增生速率逐步增加；从45°继续增大到60°的变化区间中，岛弧地壳增生速率逐渐减少；上覆板块年龄越大，岛弧地壳增生速率越小；俯冲板块年龄从15 Myr增大到60 Myr的变化区间，岛弧地壳增生速率增大；从60 Myr进一步增大到105 Myr的变化区间，岛弧地壳增生速率减小。

（4）俯冲带岩石学及地球化学研究。俯冲带地幔演化是认识俯冲带物质循环的重要基础，其中俯冲初始阶段弧前地幔的演化方式目前尚未有明确的定论，大多数研究集中在通过玄武岩反演深部地幔过程。通过对Yap海沟地幔橄榄岩矿物学和地球化学的研究，直接限定地幔的演化模式，主要获得以下认识：1）揭示了Yap海沟弧前地幔存在多期熔融后的超亏损地幔；2）证实了虽然现今弧前地幔处于低温环境，但在岛弧形成之前的俯冲初始阶段，弧前地幔可以収生含水熔融；3）除了俯冲物质的影响，深部熔体的加入是俯冲带地幔改造的另一个重要因素。

2、对解决西太计划关键科学问题的贡献

该研究将为“西太平洋地球系统多圈层相互作用”重大计划的重点资助方向八“西太平洋板块俯冲起始机制和俯冲板块的命运”做出重要贡献。

3、成果列表（第一标注）

[1]     张文昭，白永良，田佳浩，董冬冬，吴时国，刘远鹏，2024. 岛弧地壳增生速率随主控因素的变化规律. 地球物理学报（印刷中）

[2]     赵俐红，刘洪芹，李沐洁，凌子龙，李朝阳. 基于大地水准面起伏对马里亚纳海沟挠曲模拟. 中国科学-地球科学. 2024（已录用）

[3]     Li D, Chen C, Wu S. Local earthquake seismic tomography of the Southernmost Mariana subduction zone[J]. Frontiers in Marine Science, 2024, 10: 1284881.

[4]     Li D, Chen C, Zhang H, et al. Preprocessing of passive-source ocean-bottom seismometer data in the Mariana subduction zone[J]. Geophysical Prospecting, 2024.

三、存在问题及建议

由于国际关系的原因，野外观测制约项目的研究进展。目前收集相关航次数据，解决了项目的部分数据缺限问题。另一方面，因测年时间限制，关于马里亚纳海沟演化的完整故事尚需完成。

四、下一年度简要计划

1、完成测年，和相关文章的发表；

2、撰写专著：马里亚纳海沟的前世今生。