同济教授挑战“地幔羽”假说

人类生活在地球上，却对“地底下”的认识十分浅显。

根据地球板块学说，地球表面像被分为一个个板块，包括大陆和洋底，它们一直在做非常缓慢的漂移运动。长久以来，地球科学家们一直被一个基本问题困扰着：和陆地上的山峰相应，大海的海底表面也是群峰迭起。但这些海山和海底隆起的成因是什么？

美国科学家摩根约40年前提出的“地幔羽”假说给出了一种解答，但也引发了地球科学领域最大的争论。今年2月14日，国际顶级期刊《自然》杂志刊发了由同济大学海洋与地球科学学院教授周怀阳和美国海兹霍尔海洋研究所迪克（HenryJ.B.Dick）教授联合发表的论文，对“地幔羽”假说提出了有力挑战。

“蛋清裸露”有悖传统理论

地球的内部构造有点像鸡蛋：最外层的地壳较薄，地壳之下由外向里分别为地幔和地核。它们的分层结构分别像鸡蛋的蛋壳、蛋清和蛋黄。

根据摩根的“地幔羽”假说，海山和隆起的形成，其成因主要是地幔内部温度的局部异常，造成大规模岩浆涌出地表。这些隆起和海山，代表了较厚的地壳或洋壳。

作为这一假说的有力支撑，最通用的例子就是大西洋洋中脊上的冰岛隆起和在太平洋板块内部的夏威夷山链。不仅如此，全球地理化学的对比研究似乎也为这一假说提供了一些佐证。

但周怀阳在《自然》杂志中提出了他的新发现。这篇题为《支撑马里安隆起亏损地幔的薄洋壳证明》的文章介绍，在南印度洋海底的西南印度洋山脊上，绵延着3100公里长的一段隆起，它叫做“马里安隆起”。马里安隆起和冰岛隆起的面积大致相当。如按照“地幔羽”说法，海洋隆起通常与地幔热点和变厚的地壳有关，说明它们是地幔中的热异常造成的。

2010年9月，当周怀阳乘坐“大洋一号”科考船抵达马里安隆起东段53°E洋脊时，发现这里有一块约3200平方公里大小的区域几乎完全缺失洋壳，地幔直接露出在地表上。形象地说，鸡蛋蛋壳不见了，蛋清直接裸露在表面。

经过现场样本打捞和仔细的甄别研究后，周怀阳发现，造成马里安隆起的原因根本不是地幔内部的温度异常，而是地幔的成分异常。根据他的解释，是较轻的亏损地幔在均衡作用下产生了隆起，而地幔的亏损原因则可追溯到1.8亿年前南极板块和非洲板块分离时发生的大规模火山作用或更早的地质历史事件。

进一步研究需要地球深部样品

周怀阳告诉记者，光这篇论文的研究和写作，就用了整整三年。但他特别提及，文章的顺利发表还有一个重要的原因：论文第二作者迪克教授提供了西南印度洋山脊的很多背景数据。光这些数据的采集和资料积累，迪克就花费了35年的时间。

“如果周怀阳和迪克对于来自印度洋洋中脊地址观测的解释是正确的话，那么他们的工作将对我们深入理解地幔具有重要的意义。”英国剑桥大学教授麦柯勒伦在同期《自然》杂志上专门撰文评述了这篇论文。

根据周怀阳的研究，海底隆起和海山的成因，地幔内部的温度异常可能已经不是主要原因。但一些学者表示，要进一步论证地幔成分异常是控制洋中脊深度变化主因的理论，还需要作进一步的地质取样和地球物理调查工作。

周怀阳说，进一步的科研考察，很大程度上将依赖于深海钻探，从而直接获取地球深部的样品，这样才能更全面地研究地球内部的构造。

摘自2013年2月21日《文汇报》