北京6月2日電 (記者 孫自法)中、美、德三國科學家通過合作研究，最新在現代大洋中脊(洋中脊)首次發現25億年前大陸地幔，為研究地球早期地表重要組成單元——克拉通的形成演化乃至破壞提供了新的視角。
由中國科學院地質與地球物理研究所劉傳周研究員、羅斯·米切爾(Ross Mitchell)研究員聯合美國伍茲霍爾海洋研究所亨利·迪克(Henry Dick)研究員、德國馬普化學所阿爾伯特·霍夫曼(Albrecht Hofmann)研究員共同完成的這項地球科學研究重要成果論文，北京時間6月2日在國際學術期刊《科學進展》上線發表。
論文第一作者和共同通訊作者劉傳周研究員介紹說，克拉通巖石圈的形成和演化是地球科學核心問題之一。前人提出克拉通地幔的減薄方式包括地幔拆沉、地幔柱熱/化學侵蝕等，減薄的太古代(約25億年前)克拉通地幔通常被默認進入到軟流圈中。
考慮軟流圈可在全球范圍內發生地幔對流，并且在洋中脊發生被動上涌和減壓熔融，形成新的大洋巖石圈。因此，現今洋中脊的深海橄欖巖作為軟流圈部分熔融后的殘留體，是尋找軟流圈中的太古代克拉通地幔的最佳載體。
為尋找消失的克拉通地幔，并檢驗克拉通地幔是否能夠進入軟流圈并通過地幔對流重新循環至現今洋中脊，合作團隊對1984年、2001年美國兩個海洋調查船航次在印度洋獲得的深海橄欖巖樣品進行系統研究與詳細分析，發現西南印度洋的深海橄欖巖樣品與全球深海橄欖巖存在明顯的成分差異，而非常類似于太古代克拉通地幔樣品。這種相似的成分暗示，西南印度洋深海橄欖巖樣品可能代表了進入到軟流圈中的太古代克拉通地幔。
劉傳周指出，為證實這種推測是否正確，需要準確測定該深海橄欖巖的形成時代。他們通過目前公認測定地幔巖石年齡最好的放射性同位素定年方法，發現絕大多數西南印度洋深海橄欖巖樣品的年齡老于25億年。至此，化學成分和年齡的兩方面證據都充分證明，西南印度洋深海橄欖巖樣品代表了軟流圈中的太古代克拉通地幔。
他說，研究團隊首次在現今洋中脊發現有太古代克拉通地幔，為低密度的太古代克拉通地幔可以通過某種構造作用進入軟流圈提供了確切的證據。
根據已有資料，太古代克拉通地幔在西南印度洋西段出露的規模為數公里至數十公里，這為未來研究太古代克拉通形成與演化提供了另一種獲得樣品的途徑和重要窗口。研究團隊因此認為，未來關于克拉通的研究應該立足陸地，放眼海洋。
劉傳周表示，他們的最新研究結果還為證實地球軟流圈具有不均一的化學組成提供了充分證據。軟流圈是指地球淺部巖石圈以下至地球深部660公里不連續面以上，剛性較弱且能夠發生長期緩慢變形的地幔部分，是討論殼幔相互作用等一系列地質過程的重要參考體系。軟流圈不均一性的證實與成因研究，也為認識地球形成演化、圈層相互作用提供了新的思考視角和重要約束。
據了解，人類賴以生存的陸地主要由克拉通和造山帶構成，其中克拉通主要形成于18億年以前的地球早期。根據板塊構造理論，洋中脊是海底擴張中心和大洋板塊新生地，是地球上最重要的板塊離散邊界，全球洋中脊總長7萬余公里，也是地球上最長的火山鏈。
在洋中脊下方，深部熱的地幔被動上涌并發生熔融，巖漿抽取后形成洋殼，而熔融的殘留體則形成巖石圈地幔，洋殼厚度與洋中脊擴張速率有關。沿著整個西南印度洋脊走向，大量深海橄欖巖直接出露在洋中脊的軸部或相鄰的轉換斷層，成為研究深部軟流圈地幔的寶貴窗口。(完)
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