我国科学家首次揭示南海下部地幔“真面目”

本报青岛3月10日电(记者王通讯员王敏)自古以来，海洋变迁的原因一直是人类不断探索的科学问题。科学家已经认识到南海是大陆分裂后形成的深水盆地。然而，南海盆地的组成是什么？为什么欧亚大陆会分裂？为什么南海盆地会开放？这些一直是未解决的科学问题。

中国科学院海洋研究所3月10日宣布，3月9日，国际地球科学杂志《地球与行星科学快报》在网上发表了第一位作者。中国科学院海洋研究所的研究人员的最新研究成果“海脊下地幔的地球化学性质与南海的开放动力学”报道了国际海洋发现计划(IODP 349航次)在南海获得的扩张期洋壳的化学组成。首次揭示了南海地幔具有印度洋型特征，南海东部和西部次盆地具有明显不同的地幔性质。阐明了这一特征是大陆解体过程中海南地幔柱和地壳混合双重作用的结果，认为海南地幔柱对南海的开放具有重要的推动作用。

中国科学家首次揭示南海下地幔的“真实特征”

在国际大洋钻探(_349航次)岩心的基础上，中国科学院海洋研究所张组首次利用南海钻探岩心进行了地球化学研究。首次认识到南海的地幔组成与印度洋相似。南海东部和西部的地幔组成明显不同，表明南海下地幔具有不同的地质演化历史。研究认为海南地幔柱促进了南海的开放。

因为在南中国海的底部有一层几千米厚的沉积物，南中国海的底部很久以来都不为人所知。这类似于脸盆里有一层沙子的事实。如果沙子没有被清除，我们就无法知道坚硬的底部材料是什么。在国际海洋发现计划的349航次中，海洋钻井船首次被用于在中国南海钻穿数千米的沉积物，最终获得了玄武岩，即海盆的“坚硬底部”。这些玄武岩是在南海海底扩张期间由火山作用形成的，携带了有关南海下地幔组成的重要信息。

科学家认为，在中国海南岛的下部可能有一个超深的“热羽”源，在地球科学中称之为地幔羽。来自深部的地幔柱具有极高的温度和特殊的化学成分。如果地幔柱出现在大陆的下部，它可能会“拱”上大陆并改变原始地幔的化学成分。如果这样的“热柱”真的存在于海南岛的下部，有没有可能影响南海的开放过程和南海下部地幔的组成？这些问题可以从钻井获得的玄武岩中得到答案。

通过对南海钻探玄武岩的化学成分研究，张研究小组认识到南海东部和西部的下地幔成分差异很大，在同位素组成上均属于印度洋型地幔。为了揭示印度洋型地幔存在于南海的原因以及两个分盆地地幔演化历史的差异，该小组模拟了海南地幔柱和大陆下地壳对亏损上地幔组成的影响。结果表明，南海东部的地幔含有40%的“热柱”成分，而南海西部的地幔含有大陆地壳成分。最后，提出了南海初始分裂过程的模式:新生的海南地幔柱可能在南海的开放过程中起到了助推作用。海南地幔柱不仅混入南海下部的地幔，而且“烘烤”大陆，使大陆地壳卷入南海地幔。

该研究论文发表在国际知名出版物《地球和行星科学快报》上。本研究得到了国家杰出青年科学基金和青岛海洋科学技术国家实验室鳌山人才计划的资助。