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

  • 天安门下半旗悼念朱镕基同志

  • 浙江诸暨:乡村传统建筑变身特色文化空间

独家策划

推荐阅读
5天赛程,51个项目,1301场比赛……日前,记者从北京市政府新闻办公室获悉,第二届世界人形机器人运动会将于8月22日在国家速滑馆“冰丝带”开幕。
2026-08-18 10:14
8月15日,承载着亿万公众对良好生态环境期盼的《中华人民共和国生态环境法典》开始施行,标志着我国生态环境保护迈入“法典化”时代。生态环境法典有哪些亮点和创新?如何做好法典的学习、宣传与实施工作?
2026-08-18 10:11
一系列政策“组合拳”为智能农机从研发到应用构筑了全链条支持体系,为现代农业注入强劲动力。
2026-08-18 10:10
今年上半年,我国新能源和可再生能源发展总体保持平稳态势,可再生能源发电装机达24.55亿千瓦,占全国电力总装机的60.7%,其中风电光伏发电装机(约19.5亿千瓦)占比接近一半,太阳能发电装机与燃煤发电装机基本持平。
2026-08-18 10:06
在国际标准组织量子技术联合技术委员会(IEC/ISO JTC3)第五次全体会议期间,我国牵头的多项量子技术国际标准提案取得积极进展。
2026-08-18 10:02
业界普遍认为,人形机器人将成为继计算机、智能手机、新能源汽车之后的下一代颠覆性产品。
2026-08-18 07:09
脑机接口、空中“飞的”、量子通信……今天的安徽,前沿科技早已褪去“高冷”,不断向下扎根,托起民生幸福。”  
2026-08-17 10:13
记者张胜日前从生态环境部获悉,当前我国已基本建成覆盖全面、要素齐全、布局合理的国家监测网络,共布设各类国控监测站点5.8万个,8颗生态环境卫星组网运行。这位负责人表示,面向“十五五”,生态环境部将聚力打造“全域感知、人机协同、自主可控、智能高效”的国家监测网络2.0版本,支撑美丽中国建设取得新的重大进展。
2026-08-17 10:12
理想的钙钛矿太阳能电池须至少满足两个要求——效率要高,还得用得久。“等离子体驱动的界面重构,突破了传统气相、液相、固相钝化方法在可控性、大面积均匀性上的限制,为未来高性能钙钛矿光伏组件产业化制备提供了重要技术参考。正因如此,科学家才将它定为未来光伏技术的重要候选活性层材料之一。
2026-08-17 10:12
记者从安徽农业大学获悉,8月16日,在广西南宁召开的第32届全国大豆科研生产研讨会上,该校王晓波教授代表研发团队发布了大豆领域垂直大模型“丰菽”2.0。
2026-08-17 10:11
2025年秋,南宁五象新区新兴科技园,一所由桂林电子科技大学牵头联合香港科技大学、香港科技大学(广州)等高校共建的“广西人工智能学院”正式开学。学院将充分利用广西面向东盟的独特区位优势,加快与更多东盟国家高校共建人工智能联合实验室,推动人工智能技术普惠发展,助力将中国-东盟国家人工智能应用合作中心建设成为双方人工智能合作的“第一站”。
2026-08-17 10:11
一台能扛17级超强台风的漂浮式风机,究竟是如何造出来的?关键零部件怎样实现全部国产化?记者日前走进位于浙江省温州市的金风科技温州深远海风电零碳总部基地总装车间,
2026-08-14 03:55
13日,我国首艘国产大型邮轮“爱达·魔都号”以深圳为母港正式首航。该轮全长323.6米,总吨位13.62万吨,停靠于深圳国际邮轮母港一号泊位。
2026-08-14 03:55
13日,国家石油天然气基础设施重点项目——连云港至仪征原油管道工程连云港至淮安段(以下简称“连仪管道连淮段”)投产一次成功。
2026-08-14 03:55
当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,全球科技竞争呈现体系化、全链条博弈特征,核心技术攻坚成为竞争焦点。近年来,我国科技创新投入持续增长、创新实力稳步提升。
2026-08-14 03:55
水深超过6000米的深渊是地球最深处最极端的环境,一度被视为“生命禁区”,但其中也有微生物“绿洲”。
2026-08-14 03:55
全球人工智能治理已进入深水区
2026-08-14 04:40
在技术层面,根据信号采集方式的不同,脑机接口可分为非植入式与植入式两大类。从科幻场景落地现实应用,脑机接口的研发初衷并非打造“超人”,而是帮助残障病患重建行动与交流能力。
2026-08-13 09:48
2025国际数字能源展上的深圳虚拟电厂管理中心展区。国家能源局公布的数据显示,截至2025年底,全国已建成470个虚拟电厂项目,实测最大调节能力1685万千瓦,形成全球规模领先的虚拟电厂集群。
2026-08-13 09:46
深远海风电开发,输电是关键一环。亚洲首个采用柔性直流输电技术送出的海上风电项目——三峡新能源江苏如东800兆瓦海上风电项目近日交出答卷:截至8月11日,累计发电量突破100亿千瓦时。
2026-08-13 09:44
加载更多