地幔羽

地幔羽，是對於大陸板塊內部及板塊分離邊界為何有眾多隆起、海山因何形成等問題的一種假説。20世紀70年代，摩根提出了“地幔羽”假説，認為是發起於殼幔邊界的温度的局部異常所導致的大規模岩漿湧出地表，形成了這些隆起或海山。其中最通用的例子是在大西洋洋中脊上的冰島隆起和在太平洋板塊內部的夏威夷海山鏈。全球的地球化學對比研究似乎也支持這一假説。

1912年，魏格納（A·Wegener）基於對大西洋兩岸陸地邊界相合性等方面的證據，提出了著名的“大陸漂移”假説。

20世紀50、60年代，在眾多科學家的努力下，確立了“板塊構造學”理論，從根本上改變了人們對地球內部運動的認識。然而，對板塊內部及板塊分離邊界（洋中脊）上眾多的隆起或海山的成因，人類始終沒有尋找到合理統一的解釋。

20世紀70年代，摩根（J·Morgan）提出了“地幔羽”假説，認為是地幔內部温度的局部異常導致的大規模岩漿湧出地表形成了這些“隆起”或海山，“隆起”或海山代表了較厚的地殼或洋殼。其中最通用的例子，就是在大西洋洋中脊上的冰島隆起和在太平洋板塊內部的夏威夷海山鏈。全球的地球化學對比研究似乎也支持這一假説。

2013年2月14日，同濟大學海洋與地球科學學院周懷陽教授作為第一作者，與美國伍茲霍爾海洋研究所的迪克（Henry J·B·Dick）教授在《自然》雜誌聯合發表文章《支撐馬裏安隆起虧損地幔的薄洋殼證據》，文章指出，地球各大板塊邊界“隆起”，或許並非由於地幔內部温度異常，這一觀點對沿用40多年的“地幔羽”假説提出了挑戰，是地質學領域研究的一個重要突破。 ^[2] 

質地堅硬、含深色粗粒、手感厚重，採自西南印度洋的橄欖岩有望更新並豐富人們對地球內部的認識。2013年2月，同濟大學海洋與地球科學學院周懷陽教授作為第一作者，聯合美國伍茲霍爾海洋研究所迪克教授共同撰寫的論文《支撐馬裏安隆起虧損地幔的薄洋殼證據》，作為主題論文在國際著名學術期刊《自然》（Nature）雜誌刊登。

論文聚焦西南印度洋底一段綿延3100公里長的隆起地表，通過洋底實際密集採樣，發現廣泛分佈於這一隆起地表的，並非人們通常認為的因高温導致火山岩漿湧出而形成的玄武岩，而是代表地幔的橄欖岩。這一研究成果由此對40多年前外國學者提出並沿用至今的“地幔羽”假説提出了挑戰。

2010年1月，周懷陽教授研究團隊乘坐科學考察船，在西南印度洋綿延3100公里長、大小與冰島隆起大致相當的馬裏安隆起東段，東經53度洋脊段的地表，運用多波束測深儀進行詳細地形測量，並採用拖網、深海電視抓鬥等採樣設備，從3000多米深的洋底進行密集的地質採樣。一批批樣品上甲板後，令團隊成員大感意外：在這一塊3200平方公里的區域，捕獲到的基本上都是類似這樣的橄欖岩，而並非原來料想的玄武岩。“這就説明這一段幾乎完全缺失洋殼，地幔直接露於地表。”周懷陽説，“這就好比是雞蛋沒有蛋殼，蛋白直接裸露在外。”

中美學者聯手合作，經過細緻甄別和論證後認為：馬裏安隆起的洋殼很薄，十分不均勻；造成馬裏安隆起的主要原因，並不是人們通常認為的地幔內局部温度異常導致，而是地幔的成分異常，是因缺少一些易熔的金屬物質而變得較輕的虧損地幔組成成分在均衡作用下產生了隆起；而地幔的虧損原因則可追溯到1．8億年前南極板塊和非洲板塊分離時發生的大規模火山作用或甚至更早的地質歷史事件。

英國劍橋大學麥柯勒倫教授在同期《自然》雜誌上撰文對該研究成果進行了評述，認為“如果周和迪克對於來自印度洋洋中脊地質觀測的解釋是正確的話，那麼他們的工作將對我們深入理解地幔具有重要的意義”。

這項研究成果得到了中國大洋礦產資源研究開發協會、科技部973項目和美國自然科學基金的聯合資助。 ^[1]