新華社上海8月22日電 深藏在地球內(nèi)部的地幔充滿了許多未解之謎。通過對(duì)地球板塊邊界動(dòng)力學(xué)觀測(cè)上“最后一塊拼圖”——北冰洋加克洋中脊的科學(xué)考察，科學(xué)家提出地幔動(dòng)力新機(jī)制。

由自然資源部第二海洋研究所李家彪院士領(lǐng)銜、南方科技大學(xué)海洋高等研究院、中國科學(xué)院南海海洋研究所、法國巴黎地球物理研究所（IPGP）等單位中外科學(xué)家共同參與的這項(xiàng)研究，首次發(fā)現(xiàn)超慢速擴(kuò)張洋中脊的巖漿活動(dòng)存在超強(qiáng)的變化，提出主動(dòng)和被動(dòng)地幔上涌雙機(jī)制控制了全球洋中脊系統(tǒng)，這對(duì)地幔動(dòng)力經(jīng)典理論提出了挑戰(zhàn)。8月21日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線刊登了研究論文。

根據(jù)地幔動(dòng)力經(jīng)典理論，洋中脊下的地幔，被板塊拖曳著向上運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)被動(dòng)上涌，稱為“被動(dòng)地幔上涌”模式，形成的巖漿量（即地殼厚度）受擴(kuò)張速率的控制。北冰洋加克洋中脊是典型的超慢速擴(kuò)張洋中脊，科學(xué)家一直預(yù)測(cè)那里難以形成地殼，地殼厚度可能接近于零。由于北冰洋加克洋中脊海域常年冰封，開展冰下海底地震探測(cè)十分困難，成為地球板塊邊界動(dòng)力學(xué)觀測(cè)上“最后一塊拼圖”。

2021年，在中國第12次北極科學(xué)考察中，李家彪團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的國產(chǎn)設(shè)備，依托“雪龍2”號(hào)，在北冰洋加克洋中脊海域開展了大規(guī)模冰下海底地震探測(cè)，共投放自主研制的海底地震儀（OBS）43臺(tái)，成功回收42臺(tái)，獲得大量珍貴的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。

李家彪說：“最初，我們是奔著尋找北冰洋加克洋中脊超薄甚至缺失的地殼而去的，最后的結(jié)果卻令人大吃一驚，我們發(fā)現(xiàn)了超強(qiáng)的變化、部分區(qū)域甚至厚達(dá)9000米的地殼?！?/p>

論文第一作者、自然資源部第二海洋研究所研究員張濤介紹說：“2014年，我們?cè)诹硪粋€(gè)超慢速擴(kuò)張洋中脊的典型代表——西南印度洋中脊，也發(fā)現(xiàn)了超厚的地殼。將這兩種現(xiàn)象結(jié)合起來，我們突然醒悟，原來這種超厚的地殼很可能是常態(tài)，是超慢速擴(kuò)張洋中脊特有的超強(qiáng)變化?！?/p>

通過對(duì)全球數(shù)據(jù)深入分析和一系列模擬，李家彪團(tuán)隊(duì)提出：在占全球洋中脊系統(tǒng)約20%的超慢速擴(kuò)張洋中脊下，“主動(dòng)地幔上涌”模式占據(jù)了主導(dǎo)地位。主動(dòng)地幔上涌的高敏感性，導(dǎo)致了超慢速擴(kuò)張洋中脊的極端變化。主動(dòng)和被動(dòng)地幔上涌雙機(jī)制控制了全球洋中脊系統(tǒng)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這一地幔動(dòng)力新機(jī)制，顛覆了學(xué)術(shù)界一直認(rèn)為的“超慢速擴(kuò)張洋中脊巖漿供給極度貧瘠”的觀點(diǎn)，完善了地球板塊邊界動(dòng)力學(xué)理論。

記者 張建松

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