青島海洋科學(xué)家找到接近“地幔柱假說”例證

首次揭示西太平洋卡洛琳洋底高原成因

青島日報/青島觀/青報網(wǎng)訊 日前，國際地學(xué)期刊《化學(xué)地質(zhì)學(xué)》在線刊發(fā)了中科院海洋所張國良課題組最新研究成果，首次揭示了西太平洋卡洛琳脊是一個火山活動形成的洋底高原，綜合年代學(xué)和地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，卡洛琳洋底高原和東部海山鏈系統(tǒng)形成于同一個來自下地幔的地幔柱。這為“地幔柱假說”進(jìn)一步得到證實提供了重要證據(jù)。

自近半個世紀(jì)前“地幔柱假說”被提出后，常被用來解釋巨大洋底高原和一系列有年齡序列的海山鏈成因。這個假說假設(shè)一個來自上千公里地幔深部的地幔上涌體，從深部上升到淺部后形成了巨大量的巖漿。地幔柱的啟動方式非常類似于一個原子彈的引爆過程，形成洋底高原的地幔柱“頭”相當(dāng)于引爆過程的蘑菇云頂部，形成海山鏈的地幔柱“尾巴”相當(dāng)于蘑菇云的頸。如果地幔柱假說成立，那么隨著板塊構(gòu)造就一定會出現(xiàn)有空間聯(lián)系的洋底高原和海山鏈。因此，為了檢驗這個假說，就需要證明二者的時空分布符合板塊構(gòu)造運動、且具有共同的源區(qū)組成。然而，地球上的海山鏈和洋底高原大多單獨存在，還沒有證據(jù)顯示存在二者成因相連的現(xiàn)象。

張國良團(tuán)隊研究的卡洛琳海山鏈?zhǔn)俏魈窖罄锏囊粋€年輕的海山鏈。它的西端連接一個巨大的卡洛琳隆起，直徑超過600公里。隆起位于馬里亞納島弧南端、雅浦島弧以東的三角區(qū)，是由東、西卡洛琳脊組成?？辶章∑饘ξ魈窖髰u弧系統(tǒng)演化有重要影響，改變了馬里亞納-雅浦島弧系統(tǒng)的構(gòu)造演化軌跡，目前正以極低速率向雅浦海溝匯聚。但是，卡洛琳隆起的地質(zhì)學(xué)性質(zhì)和形成時代在國際上一直都不清楚。

張國良團(tuán)隊通過“科學(xué)”號考察船首次獲得了卡洛琳隆起不同部位的拉斑和堿性玄武巖，研究發(fā)現(xiàn)這些拉斑玄武巖微量元素與典型的洋底高原玄武巖非常相似，堿性玄武巖在則與東部相連的海山鏈玄武巖幾乎重疊。這些結(jié)果首次證明了西太平洋存在一個巨大火山活動形成的卡洛琳洋底高原。地球化學(xué)分析還顯示，這個洋底高原的火山源區(qū)與東部卡洛琳海山鏈可能具有相同來源。目前已經(jīng)有地球物理和地球化學(xué)證據(jù)顯示，卡洛琳海山鏈的巖漿來自很深的下地幔。研究認(rèn)為，卡洛琳高原-海山鏈系統(tǒng)的時空分布和成因上符合“地幔柱假說”的基本模型，這對進(jìn)一步證實“地幔柱假說”提供了重要證據(jù)。

（記者 王娉）