南海地幔演化統一模型取得重要突破
中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室深海地球動力學研究團隊張旭博助理研究員與林間特聘研究員，聯合美國波士頓學院Mark Behn教授，利用最新的國際大洋鉆探數據，結合海洋地球物理、地球化學與先進的地球動力學手段，在南海地幔演化動力學方面取得重要進展，研究成果近日發表于國際著名期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》（《地球物理研究雜志：固體地球》）。
南海是西太平洋最大的邊緣海，是攻關地球邊緣海形成演化過程重大科學問題的突破口。近年來通過國際大洋鉆探、基金委重大研究計劃“南海深部過程演變”資助的深拖地磁與深部地震實驗等先進研究手段，科學家們首次精確測量了南海各海盆的擴張年齡、地球化學成分以及地殼厚度變化。但不同的地球物理與地球化學觀測之間缺乏交叉驗證的定量化統一模型。
研究人員創新性地結合先進的熱力學模擬與地幔熔融理論，首次建立了南海地幔溫度、成分及其演化過程的定量化統一模型，同時解釋了南海海上地震實驗測定的地殼厚度變化以及國際大洋鉆探獲取的巖石地球化學數據等多學科的觀測現象。模型結果表明南海東部和西南次海盆的地幔溫度基本一致，而東部和西南次海盆巖石地球化學特征的差異主要受控于地幔組分。
研究人員推測在大陸破裂階段，由于地殼拆沉作用，東部和西南次海盆的地幔都混染了少量下大陸地殼成分；伴隨著海底擴張的進行，被混染的地幔逐漸被上涌的深部正常地幔取代；由于海底擴張持續時間的不同，導致東部和西南次海盆的地幔組分存在差異。該研究對于揭示邊緣海地幔演化動力學過程及其構造巖漿響應機制具有重要的指導意義。
本研究獲得國家自然科學基金委重大研究計劃“南海深部過程演變”的構造與巖漿活動集成研究、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）等項目支持。
相關論文信息：https://doi.org/10.1029/2020JB020735
圖1 南海與周邊俯沖構造
