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「最後一塊拼圖」——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涌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。
冰下海底強烈火山活動和岩漿供給示意圖。（自然資源部第二海洋研究所供圖）
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涌，稱為「被動地幔上涌」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「最後一塊拼圖」。
超慢速擴張洋中脊極端變化的地殼厚度和雙地幔上涌動力模式示意圖。（自然資源部第二海洋研究所供圖）
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，「主動地幔上涌」模式佔據了主導地位。主動地幔上涌的高敏感性，導致了超慢速擴張洋中脊的極端變化。主動和被動地幔上涌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。（記者張建松）
來源：新華社客戶端
