中科院廣州地球化學研究所等

揭示軟流圈地?！板伾w效應”

 

　　本報訊（記者朱漢斌 通訊員鄧土連）中科院廣州地球化學研究所副研究員楊陽與美國哈佛大學、哥倫比亞大學及塔爾薩大學的科研人員合作，研究揭示軟流圈地幔中富水俯沖組分的分布及地幔運動方向，創新性地提出俯沖板片釋放的富水組分隨著地幔對流可以擴散到全球大洋的下方。相關研究近日發表于《自然—通訊》。

　　大洋板塊攜帶了巨量水進入了地球內部，這些水能被帶到多深多遠的地方，是國內外科學家研究的前沿問題。前人研究發現全球大洋中脊下方的軟流圈地幔普遍貧水，因此普遍認為板片釋放的富水組分并不會明顯影響軟流圈地幔的組成。

　　研究人員對采自北冰洋Gakkel洋中脊的576件玄武巖樣品進行分析，發現北冰洋為全球軟流圈地幔中最為富水的區域，且產出具有明顯俯沖帶特征的洋中脊玄武巖。研究人員通過匯總全球近萬條洋中脊玄武巖數據發現，受富水俯沖組分改造的物質在大西洋和印度洋也有分布，然而在太平洋卻極為罕見。

　　為此，該研究提出，環繞太平洋的俯沖帶在軟流圈地幔中形成一個巨型的“鍋蓋”蓋住了太平洋地幔域，同時源源不斷地向其他大洋地幔下方釋放富水的俯沖組分，從而使得軟流圈地幔形成了兩個相互分隔的地幔域。

　　匯總古老太平洋洋殼資料發現，“鍋蓋效應”對于軟流圈地幔域的分隔至少持續了1.8億年。而持續的俯沖作用使得太平洋洋盆面積不斷減小，因此其下面的太平洋地幔域的面積也相應縮小。研究揭示，太平洋地幔物質向東通過北美和南美大陸之間的加勒比海下方流向大西洋、向西通過澳大利亞與南極洲之間流向印度洋，從而在大西洋和太平洋中出現未受富水俯沖組分改造的太平洋特征的地幔。

　　楊陽表示，該研究發現大洋下方軟流圈地幔的組成與地質歷史時期洋陸板塊的組合特征和運動方向息息相關，對于軟流圈地幔組成差異性和地幔流動方向提出了創新性的認識。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-25027-2

　　《中國科學報》 (2021-08-18 第4版 綜合)