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我科學(xué)家揭開北冰洋海底“山脈”神秘面紗
2024/08/23 14:55 來源：科技日?qǐng)?bào) 閱讀：1.3萬
洋中脊是海底擴(kuò)張和板塊運(yùn)動(dòng)在地球表面留下的最為壯觀的痕跡之一,，它們綿延于海底深處,，宛如一條條“山脈”,。通過對(duì)洋中脊進(jìn)行科學(xué)研究，科學(xué)家可以窺探地球深部的大量秘密,。
加克洋中脊是世界上擴(kuò)張速率最慢的洋中脊，但由于常年被海冰覆蓋,，關(guān)于加克洋中脊的研究幾近空白,。8月22日，記者從自然資源部第二海洋研究所獲悉,，中國(guó)工程院院士李家彪科研團(tuán)隊(duì)在加克洋中脊研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,，相關(guān)成果在《自然》雜志在線發(fā)表。
陸地山脈多由板塊擠壓形成,，與之相反的是,，洋中脊形成于板塊拉張。在那里,，灼熱的巖漿由地幔上涌,，冷卻后形成新的洋殼。新生的洋殼擠壓洋中脊兩邊已有的地殼,，不斷向外擴(kuò)張,，并最終在板塊邊界俯沖回地幔。洋殼就在這一過程中循環(huán)往復(fù),、生生不息,。科學(xué)家根據(jù)洋中脊的擴(kuò)張速率和巖漿供給量不同,，將其劃分為快速,、中速、慢速和超慢速四種主要類型,。其中,，超慢速擴(kuò)張洋中脊以西南印度洋中脊和北極的加克洋中脊最為典型。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,，全球海洋板塊擴(kuò)張導(dǎo)致擴(kuò)張中心（洋中脊）下的地幔被拖曳著向上運(yùn)動(dòng)，即被動(dòng)地幔上涌模式,。根據(jù)此模式,，在超慢速擴(kuò)張洋中脊區(qū)域，由于擴(kuò)張速率變慢,，單位擴(kuò)張距離內(nèi)巖石圈的冷卻時(shí)間增長(zhǎng),，因此擴(kuò)張中心變冷，巖漿較少,，相應(yīng)的地殼厚度也較小,。由此理論出發(fā)，擴(kuò)張速率最慢的加克洋中脊，一直被認(rèn)為其地殼厚度應(yīng)接近為零,。然而,，由于此處常年為海冰覆蓋，用來確定地殼厚度的海底地震勘探難以開展,，關(guān)于加克洋中脊深部地殼結(jié)構(gòu)的研究一直止步不前,。
在中國(guó)第12次北極科學(xué)考察加克洋中脊深部探測(cè)計(jì)劃航次中，借助全面自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)冰下海底地震儀,、海底大地電磁儀,、短基線定位系統(tǒng)、電視抓斗,、自治機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)裝備,，考察隊(duì)形成系列冰區(qū)海底探測(cè)方法及作業(yè)規(guī)范，43臺(tái)地震儀回收42臺(tái),，6臺(tái)大地電磁儀回收5臺(tái),，回收率高達(dá)97.7%，打破了北極高緯密集冰區(qū)無法開展海底地震勘探的“魔咒”,。
經(jīng)過此次研究,，科研人員發(fā)現(xiàn)，加克洋中脊有世界上最厚的海洋地殼（約9公里）,，且具有超強(qiáng)的時(shí)空變化,。這一發(fā)現(xiàn)徹底顛覆了加克洋中脊厚度應(yīng)接近為零的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。結(jié)合歷史觀測(cè),，科研人員認(rèn)為,，這并非偶然特例，而是超慢速擴(kuò)張洋中脊所固有的特質(zhì),。這也是全球首次通過冰下地震陣列探測(cè)發(fā)現(xiàn)加克洋中脊的地殼厚度具有超強(qiáng)的時(shí)空變化,。
數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)一步表明，在超慢速擴(kuò)張洋中脊中,，巖漿活動(dòng)主要受到主動(dòng)上涌的控制,，且主動(dòng)上涌對(duì)地幔的溫度和組分非常敏感，因此導(dǎo)致了超大變化的巖漿活動(dòng),。此次研究發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了國(guó)際上關(guān)于加克洋中脊深部地殼結(jié)構(gòu)的研究空白,，也從理論上重新審視了熱液硫化物形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和資源前景，將為全球海底資源研究,、勘探與開發(fā)帶來全新格局,。（記者 都芃）