我国首次揭示南海下部地幔真面目——玄武岩

中国科学院海洋研究所日前发布消息称，国际地学刊物Earth and Planetary Science Letters在线发表了第一作者、中国科学院海洋研究所研究员张国良的最新研究成果“Geochemical nature of sub-ridge mantle and opening dynamics of the South China Sea”，报道了国际大洋发现计划（IODP_349航次）在南海获得的扩张期洋壳化学组成，首次揭示了南海地幔具有印度洋型特性，且南海的东、西两个次海盆具有明显不同的地幔性质，阐明这种特性是来自南海地幔柱和大陆裂解过程中的地壳混入双重作用的结果，并认为南海地幔柱对南海的打开具有重要推动作用。

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由于南海底部有一层上千米厚的沉积层，长期以来，南海的基底甚至不为人所知。这就类似一个脸盆中有一层沙子，如果不拨开沙子，我们无法知道脸盆的硬底材料是什么。国际大洋发现计划（IODP_349航次）首次在南海钻透了上千米的沉积层，终于获得了海盆的“硬底”——玄武岩。这些玄武岩是南海海底扩张时期由于火山作用形成，携带了玩滚球的十大平台：南海下部地幔组成的重要信息。

科学家认为，我国海南岛下部可能存在一个超深来源的“热柱”，在地球科学中被称为地幔柱。这个来自深部的地幔柱具有异常高的温度和特殊的化学组成，如果地幔柱出现在大陆下部，可能会将大陆“拱”裂，并改变原来地幔的化学组成。如果南海下部真的存在这样一个“热柱”，有没有可能影响到南海打开过程，以及南海下部的地幔组成？这些问题可以从钻探获得的玄武岩中得到答案。

通过南海钻探的玄武岩的化学组成，张国良研究团队认识到：南海东、西两部分的下部地幔组成差异很大，而且在同位素组成上都属于印度洋型地幔。为了揭示南海为何存在印度洋型地幔，以及为何两个次海盆之间存在不同的地幔演化历史，该团队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。

结果发现，南海东部的地幔含有“热柱”组分达40%，而南海西部的地幔含有大陆地壳组分。研究最后提出一个南海初始裂解过程的模型：新生的海南地幔柱（热柱）在南海打开过程中可能起到了助推作用，海南地幔柱不仅混入到南海下部的地幔，而且可能曾“烘烤”着大陆，并将大陆地壳卷入到南海的地幔中。

该研究论文发表在国际知名刊物《Earth and Planetary Sciences Letters》，本次研究得到国家优秀青年科学基金和青岛海洋科学与技术国家实验室“鳌山人才”计划项目的支持。