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

  • 50载涅槃,新唐山再铸辉煌

  • 辽宁长山群岛候鸟栖息地成功纳入世界自然遗产

独家策划

推荐阅读
国家统计局27日发布数据显示,今年上半年,全国规模以上工业企业营业收入同比增长6.5%,较一季度加快1.5个百分点。营业收入加快增长,
2026-07-28 04:15
推动科技创新与产业创新深度融合,是培育新质生产力、构建现代化产业体系,实现高水平科技自立自强的关键路径。习近平总书记深刻指出“人才资源是第一资源,
2026-07-28 04:25
作为走进企业的“科技副总”,浙江大学周鸣川研究员与某民营医疗机构共建联合实验室,推动眼科手术机器人进入国家创新审批通道;浙江农林大学王翀教授与杭州某饲料企业深度合作,
2026-07-28 04:25
未来,如何让当地群众在世界遗产保护工作中获益?为此,记者专访了东亚—澳大利西亚候鸟迁徙研究中心主任、黄(渤)海候鸟栖息地申遗首席专家雷光春。
2026-07-28 04:20
缺硼会让庄稼“烂根绝收”,全球超百种作物依赖硼肥才能保证产量。
2026-07-28 04:20
刘文郡:中国启动“人工智能+”行动,通过协同推进传统产业改造升级、新兴产业培育壮大与未来产业前瞻布局,让人工智能深度赋能千行百业。中国相继提出《全球人工智能治理倡议》《“人工智能+”国际合作倡议》,发布《人工智能能力建设普惠计划》《人工智能合作发展行动计划》,倡议成立世界人工智能合作组织。
2026-07-27 09:31
7月26日18时,水利部和中国气象局联合发布红色山洪灾害气象预警,江西南部、广东中北部局地发生山洪灾害可能性很大(红色预警)。涂勇介绍,主汛期山区降雨突发性强、峡谷汇水迅猛,进山务必提前关注山洪、暴雨预警,收到预警应立即取消行程。
2026-07-27 09:29
7月26日凌晨,今年第12号台风“红霞”在广东惠州市惠东县平海镇沿海登陆。”  针对台风远距离水汽输送导致的暴雨预报难题,气象部门采用集合预报方法,通过多个模式、多个初始场的集成分析,量化预报的不确定性。
2026-07-27 09:28
眼下正是小龙虾上市的季节,走进安徽省滁州市全椒县十字镇陈浅村潘氏龙虾万亩养殖基地,养殖户们正下田捕捞小龙虾。当前,全椒县稻虾综合种养面积36.5万亩,小龙虾年产量5.5万吨,稻虾全产业链综合产值34亿元、从业人数4万多人,小龙虾成了乡村振兴的主导产业之一。
2026-07-27 09:28
光明日报武汉7月26日电 记者王建宏、张锐从华中农业大学获悉,该校熊立仲教授团队近日鉴定出一个名为“ROAD1”的稻属特异抗旱孤儿基因,并发现携带这个功能等位基因的水稻在田间干旱条件下产量较对照显著提高。
2026-07-27 09:27
光明日报北京7月26日电 记者张胜从自然资源部获悉,每年的7月26日是联合国教科文组织确立的“世界红树林日”。自然资源部数据显示,自《红树林保护修复专项行动计划(2020—2025年)》印发实施以来,我国完成新营造红树林约1.16万公顷(17.4万亩),是全球少数红树林面积持续增加的国家之一。
2026-07-27 09:27
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
加载更多