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

  • 第二十一届光博会在武汉开幕

  • 武夷山国家公园的守护者

独家策划

推荐阅读
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
如今,人工智能正在深刻改变着各行各业。多所大学已将人工智能通识课纳入培养方案,面向全体学生开课
2026-05-19 09:49
在5月15日发表于《细胞》的一项研究中,科学家将从菠菜中提取的光合作用系统移植到小鼠眼中,它能够将光转化为携带能量的分子,从而有效抑制炎症。新加坡国立大学的生物纳米技术专家邢阔然(音)和同事开展的这项研究受到了海蛞蝓的启发,后者能够从藻类中窃取光合作用的机制。
2026-05-18 09:19
标志着奶山羊生物育种迈入世界前列。
2026-05-18 09:14
每一针疫苗、每一瓶点滴,在进入人体前,都必须跨过一道生命红线。
2026-05-18 05:15
利用场景化教学将教室小课堂延伸向社会大课堂,让思政教育“走新”更“走心”。
2026-05-18 05:15
近年来,在应对全球气候变化、保障粮食和重要农产品稳定安全供给基础上,我国积极推进农业农村减排固碳,系统构建气候韧性农业科技战略体系,
2026-05-18 04:05
“九章四号”被应用于高效求解高斯玻色采样任务,其计算速度相比当前全球最快的超级计算机快1054倍(即量子优势比为1054),成功建立了国际上最强的量子计算优越性。
2026-05-15 03:15
夏粮收购是全年粮食收购的首战,对于保护种粮农民利益、维护粮食市场平稳运行、保障粮食稳定安全供给具有重要意义。
2026-05-15 03:25
5月14日,我国首座海上移动式多功能措施平台“海洋石油283”(又称“增产一号”)从青岛西海岸新区启运
2026-05-15 03:25
5月14日11时,朱雀二号改进型遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,运载火箭全程飞行正常,二子级进入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-05-15 03:15
自然资源部13日发布的最新找矿成果显示,西藏罗布莎矿区新增铬铁矿资源量73.83万吨,实现矿山深边部找矿突破。找矿团队还在西藏东巧地区首次评价沉积型铬铁矿,新增伴生铬铁矿矿石量114.63万吨,拓展了我国铬铁矿找矿空间。
2026-05-15 02:55
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等组成的研究团队联合国内多家科研单位,成功研制出1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”。
2026-05-14 09:49
当前,全球科技创新格局深度调整,科技成果转化已成为衡量国家创新体系效能的关键标尺。
2026-05-14 03:05
中国人对天宇的想象,自古便深沉而浪漫。在东华大学,科研人员将来自38万公里外的月球土壤化为一缕缕兼具柔性与强度的星际之丝。
2026-05-14 02:40
近日,中国科学院化学研究所研究员乔燕、王树团队联合国内外科学家,首次实现人工细胞的形态与功能不对称分裂,为理解类生命功能涌现和原始细胞形成提供了新路径。
2026-05-14 02:40
近日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《智能体规范应用与创新发展实施意见》(以下简称《实施意见》),明确支持探索智能体在城市规划、建设与治理环节的规范应用,同时将智能体安全、可靠、可信作为产业发展的底线要求。
2026-05-14 02:25
加载更多