西太平洋卡洛琳海山成因接近从未被证明过的“地幔柱假说”

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日期:2020-03-19 14:37:41    来源:科技日报    

近日,记者从中国科学院海洋研究所获悉,国际地学期刊《化学地质学》在线刊发了该所研究员张国良课题组最新研究成果。研究团队通过科考取样和实验室分析发现,西太平洋卡洛琳海山隆起部分玄武岩的形成早于其东侧海山链的玄武岩,而且两处玄武岩同位素相同,说明这座海山的成因接近从未被证明过的“地幔柱假说”。

据介绍,“地幔柱假说”近半个世纪前被提出,该假说假设一个来自上千公里地幔深部的地幔上涌体,会出现类似原子弹爆炸一般的现象,以蘑菇云状上涌,形成大量岩浆,洋底高原就是“蘑菇云”顶部,而海山链就是“蘑菇云”尾部,由于板块漂移,二者在地表体现为空间上的连接性。

但地球上的洋底高原和海山链大都单独存在,也没有证据显示存在二者成因相连的现象,因此科学家一直未能找到“地幔柱假说”的证据。要想检验这个假说,就需要证明洋底高原和海山链的时空分布符合板块构造运动,且具有共同的源区组成。

实际上,除了人们熟知的夏威夷海山链以外,西太平洋还有一个卡洛琳海山链。卡洛琳海山链临近雅浦海沟和世界最深海沟——马里亚纳海沟,位于海底地质运动活跃地带。与夏威夷海山链不同的是,卡洛琳海山链西端连接一个巨大的卡洛琳隆起,隆起位于马里亚纳岛弧南端、雅浦岛弧以东的三角区。

张国良研究团队通过“科学”号考察船首次获得了卡洛琳隆起不同部位的拉斑和碱性玄武岩。

研究团队发现,在卡洛琳隆起处采集到的拉斑玄武岩微量元素与典型的洋底高原玄武岩非常相似,同时它的碱性玄武岩则与东部相连的卡洛琳海山链玄武岩几乎重叠。这些结果首次证明了西太平洋存在一个巨大火山活动形成的卡洛琳洋底高原。

研究还显示,卡洛琳洋底高原的拉斑玄武岩形成于1500万至2400万年之间,明显早于卡洛琳海山链,且两者代表岩石“基因”的玄武岩同位素又非常相似,这说明卡洛琳洋底高原和海山链很有可能来自同一地幔柱。

结合本次研究,研究团队认为卡洛琳高原—海山链系统的时空分布和成因上符合“地幔柱假说”的基本模型,这对进一步证实“地幔柱假说”提供了重要证据。

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