近日，中国科学院南海海洋研究所研究员张帆/林间团队，联合国内外多家单位，利用海底大地电磁技术，揭示了南海残留洋脊下方岩石圈-软流圈尺度的电性结构。相关成果发表于以“Magnetotelluric evidence for long-lived melt layer beneath oceanic lithosphere”为题发表于《Communications Earth & Environment》。论文第一作者为研究员张帆，通讯作者为助理研究员杨博、院士林间、研究员张涛。

岩石圈-软流圈边界（lithosphere-asthenosphere boundary; LAB）是刚性岩石圈板块与下伏塑性软流圈之间的关键界面，对板块运动具有重要影响。该界面普遍表现出地震波低速和电阻率低阻的特征，通常被认为与地幔部分熔融有关。然而，部分熔融在LAB处的普遍性、熔体含量及其长期稳定性，尤其是在非活跃板块边界和远离地幔柱影响的地区，目前仍缺乏充分认识。

残留洋脊是洋中脊扩张停止后形成的特殊地质单元，其热结构相对简单，不受复杂热异常影响，是研究LAB的理想天然实验室。为此，研究团队于2022年9月在南海西南次海盆布设了一条长约125公里、垂直穿过残留洋脊的海底大地电磁剖面。

成像结果及综合分析表明（图1），在洋脊两侧50-80公里深处存在低阻层，指示0.1%-1.3%的部分熔融，而洋脊轴部正下方约60公里宽的区域则表现为熔体缺失的相对高阻特征，形成独特的“低-高-低”电阻率结构。这一特征与活动洋脊下方广泛发育的高导熔融区明显不同。

结合本次观测结果及活动洋脊研究成果，研究团队提出了洋脊下方地幔熔体演化模型（图2）。在洋脊扩张阶段，扩张中心下方发育两个熔体区域：较浅的熔融汇聚三角区，以及其下更深、更广的低程度熔体层。随着扩张停止，1300 °C等温线逐渐下移，浅部熔体逐渐结晶固化；同时，扩张停止后洋脊附近的火山活动表明，部分浅部岩浆仍可向上运移并喷出，从而在洋脊轴部下方留下熔体亏损的地幔。相比之下，洋脊两翼的熔体能够长期保存，且至少已持续存在19百万年（19 Ma）。

研究结果表明，洋脊扩张过程中产生的熔体可能是一种广泛分布且长期稳定存在的地质特征，并为解释全球海洋LAB处普遍观测到的部分熔融现象提供了新的机制。

本研究得到广东省自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助。

论文信息： Fan Zhang, Bo Yang*, Jian Lin*, Tao Zhang*, Samer Naif, Jiabiao Li, Makoto Uyeshima, Chuanzhou Liu, Weiwei Ding, Xubo Zhang, Jiangyang Zhang, Caicai Zha, Alexandra Yang Yang, Zihua Cheng, Pengcheng Zhou, Jinyu Tian & Wule Lin. Magnetotelluric evidence for long-lived melt layer beneath oceanic lithosphere. Communications Earth & Environment, 7, 713 (2026).

原文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-026-03703-9

图1 南海残留洋脊岩石圈-软流圈电性结构与熔体分布及含量

图2 南海残留洋脊地幔演化过程示意图