我国青年学者发现软流圈地幔不均一性新证据

　　本报北京3月24日讯（记者易蓉蓉）“对北冰洋新鲜样品开展的相关矿物岩石地球化学工作表明，北冰洋Gakkel洋脊下方存在古老且不均一的地幔。古老地幔能在软流圈中长时间保存，这说明地幔对流作用并非像传统认识的那样可以高效地消除其不均一性，之前有关软流圈地幔具有均一成分的这一普遍认识需要重新修正。”

　　3月20日，中国科学院地质与地球物理研究所年轻学者刘传周博士及其合作者在Nature 2008年452卷上以论文的形式，发表了他们对来自世界上扩张速率最慢的北极Gakkel洋脊的大洋橄榄岩的研究成果，对传统观点提出了创新性的认识。论文题目为《北冰洋Gakkel洋脊下方存在古老且不均一的地幔》。

　　软流圈是指地球浅部岩石圈以下至660公里不连续面以上，刚性较弱且能够发生长期缓慢变形的地幔部分，是讨论壳幔相互作用等一系列地质过程的重要参考体系。软流圈的对流也是地球表层板块构造运动的主要“引擎”。因此，软流圈地幔的物理性质和化学成分一直是目前地学界关注的重点。但软流圈地幔是否具有均一的化学成分这一问题，目前还争议很大。

　　之前国际学术界普遍认为，发生在软流圈中的元素扩散及地幔对流可以有效消除软流圈中不同规模的不均一性，这得到了对于来源于软流圈地幔的大洋中脊玄武岩研究的支持。

　　受中国科学院在读博士生赴外研修奖学金以及马普学会博士生奖学金的联合资助，刘传周在博士研究生阶段对选自北冰洋Gakkel洋脊两个采样点的大洋橄榄岩样品开展了相关矿物岩石地球化学工作，其中一个采样点的橄榄岩样品非常新鲜。全岩的Re-Os（铼―锇）同位素结果表明，在同一个采样点的尺度范围内(<5千米)，地幔的Os同位素存在着高度的不均一性。同时，两个采样点的方辉橄榄岩均具有极低的Os同位素比值，反映Gakkel洋脊下方存在20亿年左右的古老地幔。由于遭受过古老的熔体抽取，这些古老的地幔变得更为难熔。因而，当这些古老的地幔重新进入到Gakkel洋脊时，它们发生部分熔融的程度很低或者不再发生部分熔融。

　　刘传周介绍，这项研究的结果表明，部分大洋橄榄岩和与之相伴生的大洋中脊玄武岩之间可能并不存在成因上的联系，而是代表了残存在软流圈中的古老地幔。这些难熔的古老地幔由于不参与部分熔融或熔融程度很低，它们的成分因而不能通过大洋中脊玄武岩体现出来。以前利用大洋中脊玄武岩来估计软流圈地幔的成分由于忽略了这些更为难熔的古老地幔，可能会过高地估计软流圈地幔的饱满程度。同时，还说明古老地幔可以长时间(数十亿年)地残存在软流圈地幔中。正是这些古老地幔的存在，模糊了软流圈地幔与岩石圈地幔在Os同位素上的差异，因此运用Re-Os同位素对岩石圈地幔和蛇绿岩进行定年时须倍加小心。

　　地质与地球物理所所长助理国连杰在接受《科学时报》记者采访时表示，自2000年以来，地质与地球物理所先后以第一作者和第一署名单位在Nature发表了6篇研究论文。“此前6篇Nature文章研究的主要是中国境内的地质问题，而刘传周则是以全球地质重大问题为视野开展研究工作的，涉及的是固体地球科学的关键研究领域，也是我们地质与地球物理所知识创新工程的重要研究主题。他是在博士后站工作不足半年的年轻科研人员，既是这篇论文的第一作者也是通讯作者，在研究思路、实验分析技术与方法、结果解释和论文撰写等方面作出了实质性贡献。”