在全球板塊構(gòu)造領(lǐng)域發(fā)出中國科學(xué)家的聲音！Nature刊發(fā)海洋二所最新成果

8月21日，國際頂級(jí)期刊《Nature》發(fā)表了自然資源部第二海洋研究所李家彪院士為通訊作者，張濤為第一作者的論文“超慢速擴(kuò)張加克洋中脊的高變化巖漿增生”。

圖源：海洋二所

這一成果顛覆了國際海洋學(xué)術(shù)界半個(gè)多世紀(jì)以來一直認(rèn)為的超慢速擴(kuò)張洋中脊巖漿供給極度貧瘠的觀點(diǎn)，首次證明了其整體超強(qiáng)變化、局部異常豐富的巖漿活動(dòng)特征，極大豐富和完善了全球洋中脊動(dòng)力演化理論，在全球板塊構(gòu)造領(lǐng)域發(fā)出了中國科學(xué)家的聲音。

行進(jìn)在茫茫冰海上的破冰船 圖源：海洋二所

深海洋中脊是地球表面最長的海底山脈，巖漿沿中央裂谷不斷上涌、噴發(fā)，形成新的洋殼，同時(shí)也孕育了大量礦產(chǎn)資源。冰封的北極，發(fā)育著全球擴(kuò)張速率最慢的洋中脊，一直是地球深部探測(cè)的盲區(qū)。瞄準(zhǔn)這一板塊動(dòng)力學(xué)觀測(cè)上最后一塊拼圖，李家彪院士首先發(fā)起JASMInE國際科學(xué)合作計(jì)劃，并于2021年帶隊(duì)前往北極加克洋中脊開展中國第12次北極考察，自主研發(fā)極地海底探測(cè)設(shè)備，創(chuàng)建密集冰區(qū)技術(shù)流程，歷時(shí)79天戰(zhàn)冰斗寒，克服作業(yè)海域超過80%海冰覆蓋、平均作業(yè)水深超過3500米的不利條件，在歷史最寒天氣條件下布設(shè)海底地震儀43臺(tái)次，回收率高達(dá)97.7%，國際上首次開展了大規(guī)模北極冰下海底地震探測(cè)，打破了國際上北極高緯密集冰區(qū)無法開展海底地震儀探測(cè)的斷言。
基于這項(xiàng)海底深部探測(cè)和綜合調(diào)查，李家彪院士團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了令人驚奇的北極超慢速擴(kuò)張洋中脊極端豐富和高變化的巖漿供給情況，并通過超慢速洋中脊的系統(tǒng)分析和模擬，確立了主動(dòng)地幔上涌這一新的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。在進(jìn)一步對(duì)比全球不同速率洋中脊觀測(cè)數(shù)據(jù)后，他們提出了全球洋中脊系統(tǒng)均受主動(dòng)和被動(dòng)地幔上涌雙機(jī)制控制的新理論，其中被動(dòng)地幔上涌模式在快速和慢速擴(kuò)張兩種類型的洋中脊中占主導(dǎo)地位，而主動(dòng)地幔上涌模式在超慢速擴(kuò)張洋中脊中占據(jù)了主導(dǎo)地位。

自然資源部第二海洋研究所研究團(tuán)隊(duì) 圖源：海洋二所
根據(jù)擴(kuò)張速率的不同，全球洋中脊也被分為快速擴(kuò)張（>80mm/yr）、慢速擴(kuò)張（20-80mm/yr）和超慢速擴(kuò)張（<20mm/yr）三種類型。傳統(tǒng)被動(dòng)地幔上涌理論很好地解釋了從快速擴(kuò)張到慢速擴(kuò)張洋中脊的地殼增生，但在超慢速擴(kuò)張洋中脊，理論預(yù)測(cè)與實(shí)際觀測(cè)存在很大偏差。新的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)洋殼增生的經(jīng)典理論，揭示了超慢速擴(kuò)張洋中脊局部大規(guī)模巖漿活動(dòng)的普遍性，提出了全球洋中脊被動(dòng)與主動(dòng)地幔上涌雙控制理論。該項(xiàng)成果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。