我科学家揭开北冰洋海底“山脉”神秘面纱

洋中脊是海底扩张和板块运动在地球表面留下的最为壮观的痕迹之一，它们绵延于海底深处，宛如一条条“山脉”。通过对洋中脊进行科学研究，科学家可以窥探地球深部的大量秘密。

加克洋中脊是世界上扩张速率最慢的洋中脊，但由于常年被海冰覆盖，关于加克洋中脊的研究几近空白。8月22日，记者从自然资源部第二海洋研究所获悉，中国工程院院士李家彪科研团队在加克洋中脊研究领域取得重要进展，相关成果在《自然》杂志在线发表。

陆地山脉多由板块挤压形成，与之相反的是，洋中脊形成于板块拉张。在那里，灼热的岩浆由地幔上涌，冷却后形成新的洋壳。新生的洋壳挤压洋中脊两边已有的地壳，不断向外扩张，并最终在板块边界俯冲回地幔。洋壳就在这一过程中循环往复、生生不息。科学家根据洋中脊的扩张速率和岩浆供给量不同，将其划分为快速、中速、慢速和超慢速四种主要类型。其中，超慢速扩张洋中脊以西南印度洋中脊和北极的加克洋中脊最为典型。

传统观点认为，全球海洋板块扩张导致扩张中心（洋中脊）下的地幔被拖曳着向上运动，即被动地幔上涌模式。根据此模式，在超慢速扩张洋中脊区域，由于扩张速率变慢，单位扩张距离内岩石圈的冷却时间增长，因此扩张中心变冷，岩浆较少，相应的地壳厚度也较小。由此理论出发，扩张速率最慢的加克洋中脊，一直被认为其地壳厚度应接近为零。然而，由于此处常年为海冰覆盖，用来确定地壳厚度的海底地震勘探难以开展，关于加克洋中脊深部地壳结构的研究一直止步不前。

在中国第12次北极科学考察加克洋中脊深部探测计划航次中，借助全面自主研发的国产冰下海底地震仪、海底大地电磁仪、短基线定位系统、电视抓斗、自治机器人等关键技术装备，考察队形成系列冰区海底探测方法及作业规范，43台地震仪回收42台，6台大地电磁仪回收5台，回收率高达97.7%，打破了北极高纬密集冰区无法开展海底地震勘探的“魔咒”。

经过此次研究，科研人员发现，加克洋中脊有世界上最厚的海洋地壳（约9公里），且具有超强的时空变化。这一发现彻底颠覆了加克洋中脊厚度应接近为零的传统观点。结合历史观测，科研人员认为，这并非偶然特例，而是超慢速扩张洋中脊所固有的特质。这也是全球首次通过冰下地震阵列探测发现加克洋中脊的地壳厚度具有超强的时空变化。

数值模拟结果进一步表明，在超慢速扩张洋中脊中，岩浆活动主要受到主动上涌的控制，且主动上涌对地幔的温度和组分非常敏感，因此导致了超大变化的岩浆活动。此次研究发现填补了国际上关于加克洋中脊深部地壳结构的研究空白，也从理论上重新审视了热液硫化物形成的物质基础和资源前景，将为全球海底资源研究、勘探与开发带来全新格局。

来源：科技日报