贫岩浆型被动大陆边缘是研究大陆如何破裂并形成新洋盆的关键窗口。与富岩浆型陆缘不同，这类陆缘在大陆破裂过程中几乎没有显著的岩浆活动，取而代之的是宽达数百公里的地幔出露带（大陆-洋壳过渡带）。观测表明，这类陆缘普遍表现出从不对称的大陆地壳减薄阶段向对称的地幔剥露阶段的构造转变——例如在西伊比利亚-纽芬兰共轭陆缘，伊比利亚一侧的超减薄地壳宽达约80公里，而纽芬兰一侧仅20–30公里；但进入地幔出露阶段后，两侧的过渡带宽度趋于一致。然而，控制这种构造转变以及岩浆贫乏的深部动力学机制长期以来存在争议。

针对上述科学问题，地球科学学院博士研究生王元在导师刘仲兰的指导下，基于开源地球动力学数值模拟平台ASPECT，开发并耦合了两项关键新模块：（1）橄榄石颗粒尺寸的动态演化与扩散蠕变流变学的耦合，实现了对韧性剪切带中粘性应变弱化的物理模拟；（2）含水地幔减压熔融与参数化地壳增生模块，能够定量追踪从大陆裂解到洋壳形成全过程中的岩浆产出。在此基础上，课题组通过系统的数值实验，取得了以下主要认识：

一、被交代的克拉通岩石圈地幔可远距离抑制裂谷岩浆活动。 模拟结果表明，当裂谷邻近厚而亏损的被交代克拉通岩石圈地幔时，该地幔因密度低于软流圈而具有浮力，会在岩石圈减薄驱动下向裂谷中心流动，阻碍软流圈上涌和减压熔融，从而显著延迟洋壳的形成。岩石圈内部的流变学薄弱面（如MLD）可有效解耦浅部与深部岩石圈变形，加速亏损地幔向裂谷中心的汇聚，使岩浆滞后期延长约15百万年，大陆-洋壳过渡带宽度可超过200公里。

图1.裂谷与被交代克拉通的距离控制了岩浆产量

 二、地壳浮力是控制大陆不对称裂解的关键因素。 当大断层两侧地壳厚度出现差异时，密度较低的地壳产生的侧向浮力梯度会驱使应变向断层上盘（即地壳较厚的一侧）迁移，促进海倾向断层的发育和不对称的地壳超减薄。模拟表明，只有当下地壳流变强度处于适中范围时，侧向浮力效应才能有效发挥作用——过弱的下地壳会通过快速流动抹平厚度差异，过强的下地壳则使强度变化始终大于浮力效应。随着地壳完全破裂、浮力效应消退，热弱化主导的应变迁移转而产生陆倾向的翻转拆离断层，实现了从不对称裂解到对称地幔剥露的自然转变。

图2. 数值模拟结果与伊比利亚-纽芬兰被动陆缘的观测结果对比

三、橄榄石颗粒尺寸演化对大规模拆离断层的发育起决定性作用。 研究引入"古瓦特计"方法动态计算颗粒尺寸，发现只有当变形能量中转化为颗粒细化的比例（λ）处于适中范围（约10⁻³至10⁻²）时，剪切带内的颗粒尺寸才能显著小于周围区域，由此引发扩散蠕变主导的粘性弱化，形成观测中常见的大位移拆离断层。λ过小则剪切带内外颗粒尺寸差异不明显，λ过大则颗粒迅速细化至下限、各处趋于均一，均无法产生有效的应变局部化。

上述成果分别发表在Geophysical Research Letters和Journal of Geophysical Research: Solid Earth。2024级博士研究生王元为两篇论文的第一作者，刘仲兰教授为通讯作者。该系列研究得到国家重点研发计划（2023YFF0803801）和国家自然科学基金优秀青年科学基金（海外）的资助。

论文信息：

1. Wang, Y., & Liu, Z. (2026). Lithospheric mantle heterogeneity drives delayed magmatism and wide continent-ocean transitions in rifted margins. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL118597. https://doi.org/10.1029/2025GL118597

2. Wang, Y., Liu, Z., Buck, W. R., Shan, X.-L., Wang, D.-J., & Li, W.-M. (2025). Controls on asymmetric continental crustal thinning to symmetric mantle exhumation at magma-poor rifted margins. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 130, e2025JB032184. https://doi.org/10.1029/2025JB032184