科技日报记者 陆成宽
全球大洋底部散落着超过四万座海底山峰，它们从何而来？借助高分辨率全球数值模型，来自中国科学院地质与地球物理研究所等单位的科研人员揭开了谜底：这些海山的形成，几乎都与来自地球深部的地幔柱活动密切相关，为解释全球海山成因提供了一个统一的物理框架。相关研究成果10日在线发表于《自然-地球科学》杂志。
传统热点假说认为，从地核与地幔边界升起的高温地幔柱，会像固定的焊枪一样，在缓慢移动的板块上“烧”出一串海底火山，形成如夏威夷群岛般的海山链。然而，这样典型的海山链全球仅有50多条，无法解释遍布各大洋的四万余座海山，其中绝大多数是零散分布的孤立海山。数量有限的“焊枪级”热点，如何孕育出数量如此庞大的海底山峰，成为长期困扰科学界的难题。
为破解这一谜题，科研人员利用自主开发的高分辨率全球数据同化模型，并在国家超级计算天津中心“天河”新一代超级计算机上，成功再现了2.7亿年来的地球深部动力过程。这个四维模型不仅能模拟地幔柱的时空演化，还重现了现今软流圈的热结构。
模型揭示了一个比传统认识更加丰富的演化图景：当地幔柱上涌时，大量炽热物质率先在年轻的太平洋板块下大面积铺开，形成广阔的软流圈热异常区。这片区域虽然不像正中心那样滚烫，但也足以让岩石部分熔融，产生岩浆。换句话说，真正孕育出大量零散海山的，不是那几十把“焊枪”，而是它们在浅部扩散开后形成的一大片“温热孕育区”。
随着时间推移，地幔柱还能从深处根部分裂出次级地幔柱，源源不断地增加浅部热点，形成更多海山链。更关键的是，长久留在软流圈中的残余热物质，会随着地幔对流缓缓运移扩散，持续“滋养”出无数散落的小型海山。数据对比显示，这些地区软流圈的温度异常，与上方探测到的四万座海山的高度呈显著的线性关联，温度越高，往往海山也越高。
“这意味着，无论是气势恢宏的海山链，还是看似杂乱的孤立海山，其实都共享同一套深部动力‘引擎’。”论文通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所研究员刘丽军说，这一发现大大拓展了传统的地幔柱模型。
（中国科学院地质与地球物理研究所供图）
网友评论
