新華全媒+丨探秘「最後一塊拚圖」 科學家提出地幔動力新機制

  新華社上海8月22日電（記者張建鬆）深藏在地球內部的地幔充滿了許多未解之謎。通過對地球板塊邊界動力學觀測上「最後一塊拚圖」——北冰洋加克洋中脊的科學考察，科學家提出地幔動力新機制。

  由自然資源部第二海洋研究所李家彪院士領銜、南方科技大學海洋高等研究院、中國科學院南海海洋研究所、法國巴黎地球物理研究所（IPGP）等單位中外科學家共同參與的這項研究，首次發現超慢速擴張洋中脊的岩漿活動存在超強的變化，提出主動和被動地幔上湧雙機制控制了全球洋中脊系統，這對地幔動力經典理論提出了挑戰。8月21日，國際權威學術期刊《自然》在線刊登了研究論文。

  根據地幔動力經典理論，洋中脊下的地幔，被板塊拖曳著向上運動而呈現被動上湧，稱為「被動地幔上湧」模式，形成的岩漿量（即地殼厚度）受擴張速率的控制。北冰洋加克洋中脊是典型的超慢速擴張洋中脊，科學家一直預測那裡難以形成地殼，地殼厚度可能接近於零。由於北冰洋加克洋中脊海域常年冰封，開展冰下海底地震探測十分困難，成為地球板塊邊界動力學觀測上「最後一塊拚圖」。

  2021年，在中國第12次北極科學考察中，李家彪團隊利用自主研發的國產設備，依託「雪龍2」號，在北冰洋加克洋中脊海域開展了大規模冰下海底地震探測，共投放自主研製的海底地震儀（OBS）43台，成功回收42台，獲得大量珍貴的科學探測數據。

  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，最後的結果卻令人大吃一驚，我們發現了超強的變化、部分區域甚至厚達9000米的地殼。」

  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，我們在另一個超慢速擴張洋中脊的典型代表——西南印度洋中脊，也發現了超厚的地殼。將這兩種現象結合起來，我們突然醒悟，原來這種超厚的地殼很可能是常態，是超慢速擴張洋中脊特有的超強變化。」

  通過對全球數據深入分析和一系列模擬，李家彪團隊提出：在佔全球洋中脊系統約20%的超慢速擴張洋中脊下，「主動地幔上湧」模式佔據了主導地位。主動地幔上湧的高敏感性，導致了超慢速擴張洋中脊的極端變化。主動和被動地幔上湧雙機制控制了全球洋中脊系統。

  業內專家認為，這一地幔動力新機制，顛覆了學術界一直認為的「超慢速擴張洋中脊岩漿供給極度貧瘠」的觀點，完善了地球板塊邊界動力學理論。