新华全媒+|探秘“最后一块拼图” 科学家提出地幔动力新机制

新华社上海8月22日电（记者张建松）深藏在地球内部的地幔充满了许多未解之谜。通过对地球板块边界动力学观测上“最后一块拼图”——北冰洋加克洋中脊的科学考察，科学家提出地幔动力新机制。

由自然资源部第二海洋研究所李家彪院士领衔、南方科技大学海洋高等研究院、中国科学院南海海洋研究所、法国巴黎地球物理研究所（IPGP）等单位中外科学家共同参与的这项研究，首次发现超慢速扩张洋中脊的岩浆活动存在超强的变化，提出主动和被动地幔上涌双机制控制了全球洋中脊系统，这对地幔动力经典理论提出了挑战。8月21日，国际权威学术期刊《自然》在线刊登了研究论文。

根据地幔动力经典理论，洋中脊下的地幔，被板块拖曳着向上运动而呈现被动上涌，称为“被动地幔上涌”模式，形成的岩浆量（即地壳厚度）受扩张速率的控制。北冰洋加克洋中脊是典型的超慢速扩张洋中脊，科学家一直预测那里难以形成地壳，地壳厚度可能接近于零。由于北冰洋加克洋中脊海域常年冰封，开展冰下海底地震探测十分困难，成为地球板块边界动力学观测上“最后一块拼图”。

2021年，在中国第12次北极科学考察中，李家彪团队利用自主研发的国产设备，依托“雪龙2”号，在北冰洋加克洋中脊海域开展了大规模冰下海底地震探测，共投放自主研制的海底地震仪（OBS）43台，成功回收42台，获得大量珍贵的科学探测数据。

李家彪说：“最初，我们是奔着寻找北冰洋加克洋中脊超薄甚至缺失的地壳而去的，最后的结果却令人大吃一惊，我们发现了超强的变化、部分区域甚至厚达9000米的地壳。”

论文第一作者、自然资源部第二海洋研究所研究员张涛介绍说：“2014年，我们在另一个超慢速扩张洋中脊的典型代表——西南印度洋中脊，也发现了超厚的地壳。将这两种现象结合起来，我们突然醒悟，原来这种超厚的地壳很可能是常态，是超慢速扩张洋中脊特有的超强变化。”

通过对全球数据深入分析和一系列模拟，李家彪团队提出：在占全球洋中脊系统约20%的超慢速扩张洋中脊下，“主动地幔上涌”模式占据了主导地位。主动地幔上涌的高敏感性，导致了超慢速扩张洋中脊的极端变化。主动和被动地幔上涌双机制控制了全球洋中脊系统。

业内专家认为，这一地幔动力新机制，颠覆了学术界一直认为的“超慢速扩张洋中脊岩浆供给极度贫瘠”的观点，完善了地球板块边界动力学理论。（完）