点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:北极之谜:海底岩浆丰富还是极度贫瘠?
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

北极之谜:海底岩浆丰富还是极度贫瘠?

来源:中国科学报2024-09-10 10:23

  超慢速扩张洋中脊的岩浆是极度贫瘠还是丰富,一直以来都是困扰科学家的难题。传统观点认为,超慢速扩张洋中脊的岩浆供给极度贫瘠。然而,最新的研究成果颠覆了这一观点。

  近日,《自然》在线发表了中国工程院院士、自然资源部第二海洋研究所研究员李家彪领衔,中国科学院南海海洋研究所、南方科技大学、法国巴黎地球物理研究所等单位科学家合作的最新成果。他们首次在极端的北极环境中,发现超慢速扩张洋中脊的岩浆活动存在超强变化,部分区域的地壳甚至厚达9000米。

  “这打破了之前国际上关于北极高纬度密集冰区无法进行海底地震仪探测的论断,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。”论文共同作者、中国科学院南海海洋研究所特聘研究员林间对《中国科学报》表示,该发现填补了国际研究空白。

  探究“最后一块拼图”

  深海洋中脊是地球表面最长的海底山脉,是洋壳与大洋板块诞生的地方,孕育了大量矿产资源。地球上的超慢速扩张洋中脊山脉,分别位于偏远的西南印度洋与北极之下。早在2003年,林间就与合作者对西南印度洋中脊进行了探测,提出了超慢速扩张洋中脊地幔动力学经典模型。

  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的“最后一块拼图”。为此,李家彪发起了“北冰洋洋中脊国际联合考察计划”,并于2021年带队前往北极加克洋中脊开展中国第12次北极科学考察。

  研究区域覆盖的极厚冰层给仪器安置工作出了难题。幸运的是,研究团队乘坐的“雪龙2”号破冰船凭借其全球首创的船艏和船艉双向破冰技术,成功克服了这一困难。

  破冰船在厚厚的冰层上开辟出一条“水路”,李家彪团队迅速投放了海底地震仪等科学仪器。在破冰船的尾部,他们释放空气枪作为人工地震源,海底地震仪负责接收信号。团队共投放自主研制的海底地震仪43台,成功回收42台,获得大量珍贵的科学探测数据。之后,研究人员对收集到的数据进行了详细分析。

  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,基于这次海底深部探测和综合调查,研究团队发现了北极超慢速扩张洋中脊极端丰富和变化的岩浆供给特征。“2015年,科学家在西南印度洋中脊也发现了超厚地壳。将这两种现象结合起来,我们突然醒悟,原来这种超厚地壳很可能是常态,是超慢速扩张洋中脊特有的超强变化。”

  提出地幔动力新机制

  超慢速扩张洋中脊是海底扩张和板块运动在地球表面留下的壮观的痕迹之一,它们以极低的速率扩张,形成了独特的地质特征。根据地幔动力学经典理论,洋中脊下的地幔被板块拖曳着向上运动而呈现被动上涌,即被动地幔上涌机制,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。”林间告诉《中国科学报》,最新研究提出了全球洋中脊系统均受主动和被动地幔上涌双机制控制的新理论,改变了学界一直认为的超慢速扩张洋中脊岩浆极度贫瘠的观点。

  论文共同作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员查财财介绍,根据扩张速率的不同,全球洋中脊被分为快速扩张、慢速扩张和超慢速扩张3种类型。传统的被动地幔上涌理论很好地解释了从快速扩张到慢速扩张洋中脊的地壳增生,但在超慢速扩张洋中脊中,理论预测与实际观测存在很大偏差。

  该新发现挑战了传统洋壳增生的经典理论,揭示了超慢速扩张洋中脊局部大规模岩浆活动的普遍性。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,主动地幔上涌机制占据了主导地位。

  《自然》审稿专家对该研究成果给予了高度评价,认为这是首次在北极地区进行大规模的冰下海底地震探测实验。这一突破性的尝试将极大激发人们对洋中脊领域的研究兴趣。研究中发现的地壳厚度变化非常显著,并且测量结果与传统观念存在较大差异。这表明需要采用新的理论模型来解释这些发现。

  “这项工作不仅丰富了地球板块边界动力学的理论,还增进了我们对超慢速扩张洋中脊地幔动力学的理解,具有重要的科学意义。”林间表示,随着研究的不断深入,人们有望更加全面、深入地认识超慢速扩张洋中脊的岩浆活动特征。(朱汉斌 李淑)

[ 责编:谢芸 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 科学报国正当时|以“芯”报国显担当

  • 中国制造“十四五”成就展在国博开幕

独家策划

推荐阅读
光明日报北京12月29日电 记者姚亚奇29日从国家林草局获悉,“十四五”期间,我国采取有力措施,加快推进林草种苗振兴,收集保存林草种质资源14.74万份,较“十三五”末增长180%,我国重要乡土树种草种和珍稀濒危林草种质资源得到有效保护。
2025-12-30 09:23
由自然资源部南海生态中心联合相关单位共同编制的《黄岩岛珊瑚礁生态调查报告》29日在京发布。报告基于船舶走航、潜水调查、卫星航空遥感、原位观测等方式,结合历史数据分析,对黄岩岛珊瑚礁生态状况进行了调查评估。
2025-12-30 09:23
松花江畔,风机和光伏正齐齐出力,一端是新能源电力源源不断产出;另一端,化工装置稳定运行,“绿色石油”涌流而出。
2025-12-30 09:37
执行中国第42次南极考察任务的“雪龙”号极地科考破冰船于北京时间29日顺利抵达秦岭站海域,并开展卸货作业。
2025-12-30 09:32
研究人员在火星发现了适合人类探索的浅层水冰的痕迹。研究团队借助高分辨率轨道影像,对火星地貌进行了研究,并在中纬度的亚马孙平原发现了埋藏深度不足1米的冰痕迹。易获取的冰能够让宇航员在火星长期生存与工作期间,制备饮用水、可呼吸的氧气、燃料及其他必需品。
2025-12-30 09:27
截至12月28日,新疆油田2025年二氧化碳注入量突破100万吨,成为我国首个实现年注碳百万吨的油田。”新疆油田公司执行董事、党委书记石道涵介绍,油田年注碳量从2022年的12.6万吨跃升至2025年的100万吨,已累计注入二氧化碳超200万吨。
2025-12-30 09:26
12月26日,我国首个覆盖6种轮状病毒血清型的六价轮状病毒疫苗在湖北武汉完成首剂接种。
2025-12-29 10:23
美国哈佛—史密森尼天体物理中心天文学家利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,首次观测到围绕年轻恒星运行的迄今最大原行星盘——IRAS 23077+6707。
2025-12-29 10:10
2025年12月27日0时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号C星(03星),卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2025-12-29 10:07
中国科学院空天信息创新研究院研究员王振友团队联合四川省文物考古研究院等机构的科研人员,自主研制了显微时间门控拉曼光谱仪,并利用该仪器对三星堆出土的4块象牙碎片进行无损检测,揭示了象牙在长期地质作用下的老化过程。
2025-12-29 10:01
近期,工信部发布《场景化、图谱化推进重点行业数字化转型的参考指引(2025版)》,聚焦14个重点行业,绘制企业数字化转型“场景导航图。
2025-12-29 09:59
当日,石景山区AI for Science平台正式上线,该平台由枫清科技携手火山引擎联合打造,以AI驱动科研机构与企业的科研效率革新,降低科研门槛。
2025-12-27 20:21
记者25日从国防科技大学获悉,该校磁浮团队近日在磁悬浮试验中,成功在两秒内将吨级试验车加速至700公里/小时。测试速度打破了同类型平台全球纪录,成为全球最快的超导电动磁悬浮试验速度。
2025-12-26 10:08
12月24日,中国科学院重大科技基础设施“载人潜水器与海上作业母船”用户委员会2025年度会议披露:我国“深海勇士”号、“奋斗者”号、“蛟龙”号三大载人潜水器全年完成314次深潜,累计下潜总量达1746次,2026年将向2000次目标稳步迈进。
2025-12-26 10:05
日前,国家自然科学基金委员会在北京召开国家自然科学基金首批重大非共识项目遴选会议,标志着重大非共识项目正式启动试点。国家自然科学基金委员会将深入实施并持续优化重大非共识项目遴选机制,引导广大科研人员聚焦高水平原创性科研工作狠下功夫。
2025-12-26 09:59
其实,流感和普通感冒不是一回事,用药自然不能一概而论。流感一来往往会发高烧(体温39—40摄氏度),浑身肌肉酸痛、没力气,症状重;普通感冒多是鼻塞、流鼻涕、喉咙痛,发烧也多是低热,症状轻。
2025-12-26 09:58
一项近日发表于《科学》的研究指出,像ChatGPT 这样的人工智能(AI)工具正在大幅增加论文产量。此类文本数量的不断增加,使同行评议、资金决策和科研监督变得复杂,因为越来越难区分有意义的研究成果和低价值的内容。
2025-12-26 09:56
传统探查手段在如此深的地下几乎“失明”,无法精准捕捉地质特征。这项工程的成功实施,填补了我国超深埋输水隧洞注浆治理技术的空白,标志着我国在深埋地下工程地质探查与注浆治理领域达到国际领先水平。
2025-12-25 09:42
24日上午,随着最后一方混凝土浇筑完成,宁波舟山港六横公路大桥二期工程——青龙门特大桥双主塔成功封顶。青龙门特大桥位于浙江舟山,横跨青龙门水道,连接宁波梅山岛与舟山佛渡岛。
2025-12-25 09:45
24日,我国最大超深凝析气田——中国石油塔里木油田博孜—大北气田天然气年产量突破100亿立方米,生产凝析油91.89万吨。为攻克上述难题,塔里木油田持续攻关,推动气田开发实现从深层向超深层、从高压向超高压、从优质储层向复杂储层的三大跨越。
2025-12-25 09:44
加载更多