我國科學家揭開北冰洋海底“山脈”神秘面紗

洋中脊是海底擴張和板塊運動在地球表面留下的最為壯觀的痕跡之一，它們綿延于海底深處，宛如一條條“山脈”。通過對洋中脊進行科學研究，科學家可以窺探地球深部的大量秘密。

加克洋中脊是世界上擴張速率最慢的洋中脊，但由于常年被海冰覆蓋，關于加克洋中脊的研究幾近空白。8月22日，記者從自然資源部第二海洋研究所獲悉，中國工程院院士李家彪科研團隊在加克洋中脊研究領域取得重要進展，相關成果在《自然》雜志在線發表。

陸地山脈多由板塊擠壓形成，與之相反的是，洋中脊形成于板塊拉張。在那里，灼熱的巖漿由地幔上涌，冷卻后形成新的洋殼。新生的洋殼擠壓洋中脊兩邊已有的地殼，不斷向外擴張，并最終在板塊邊界俯沖回地幔。洋殼就在這一過程中循環往復、生生不息。科學家根據洋中脊的擴張速率和巖漿供給量不同，將其劃分為快速、中速、慢速和超慢速四種主要類型。其中，超慢速擴張洋中脊以西南印度洋中脊和北極的加克洋中脊最為典型。

傳統觀點認為，全球海洋板塊擴張導致擴張中心（即洋中脊）下的地幔被拖曳著向上運動，即被動地幔上涌模式。根據此模式，在超慢速擴張洋中脊區域，由于擴張速率變慢，單位擴張距離內巖石圈的冷卻時間增長，因此擴張中心變冷，巖漿較少，相應的地殼厚度也較小。由此理論出發，擴張速率最慢的加克洋中脊，一直被認為其地殼厚度應接近為零。然而，由于此處常年為海冰覆蓋，用來確定地殼厚度的海底地震勘探難以開展，關于加克洋中脊深部地殼結構的研究一直止步不前。

在中國第12次北極科學考察加克洋中脊深部探測計劃航次中，借助全面自主研發的國產冰下海底地震儀、海底大地電磁儀、短基線定位系統、電視抓斗、自治機器人等關鍵技術裝備，考察隊形成系列冰區海底探測方法及作業規范，43臺地震儀回收42臺，6臺大地電磁儀回收5臺，回收率高達97.7%，打破了北極高緯密集冰區無法開展海底地震勘探的“魔咒”。

經過此次研究，科研人員發現，在加克洋中脊有世界上最厚的海洋地殼（約9公里），且具有超強的時空變化。這一發現徹底顛覆了加克洋中脊厚度應接近為零的傳統觀點。結合歷史觀測，科研人員認為，這并非偶然特例，而是超慢速擴張洋中脊所固有的特質。這也是全球首次通過冰下地震陣列探測發現加克洋中脊的地殼厚度具有超強的時空變化。

數值模擬結果進一步表明，在超慢速擴張洋中脊，巖漿活動主要受到主動上涌的控制，且主動上涌對地幔的溫度和組分非常敏感，因此導致了超大變化的巖漿活動。此次研究發現填補了國際上關于加克洋中脊深部地殼結構的研究空白，也從理論上重新審視了熱液硫化物形成的物質基礎和資源前景，將為全球海底資源研究、勘探與開發帶來全新格局。