在我国广泛的地皮与海域之下，阻碍着诸多令东谈主隐约的地质谜题。松辽盆地、渤海湾盆地、南海等扣问区，皆是油气资源丰富的蹙迫区域。它们的共同特征是盆地中的千里积层极端厚，这种千里积堆积与油气收藏密切关连，因此中国的科学家一直想通过对此类千里积盆地进行更潜入的扣问，从而帮咱们解读油气资源富集的原因。
所谓盆地，指的是在地势上比拟低洼的区域，河流、湖泊以及海洋会源远流长带来千里积物堆积在此，因而酿成厚厚的千里积地层。酿成盆地的应力条款包括拉张、挤压和走滑，而关于拉张盆地中的裂谷盆地而言，地球物理学家 McKenzie 曾冷落闻明的"纯剪切拉伸模子"来证据裂谷盆地千里降历程。
这一表面将裂谷盆地千里降分为两个阶段：
①构造千里降阶段。即在拉伸作用下，地壳变薄并随之下落，酿成一个启动的盆地。这一阶段因为地壳被拉薄，岩石圈底部也更容易被地球里面的热量加热。
②热千里降阶段。该阶段岩石圈动手迟缓冷却，冷却后的岩石圈地幔物资密度会增大，这种密度的增多导致岩石圈举座自如下千里。这是一个极端自如且始终的历程，频频会执续数千万年甚而上亿年，是裂谷盆地总千里降量的蹙迫构成部分。若莫得后续伸展、挤压等岩石圈改良作用的重叠，盆地基底的深度会无尽趋近于某一固定值（图 1a）。
图 1. 裂谷盆地千里降历程的表面模子与"非典型"案例。（a）不同伸展量（β）下的表面千里降历程（McKenzie, 1978, EPSL）。（b）松辽盆地白垩纪千里降历程的重建模子。（c）渤海湾盆地重生代千里降历程的重建模子。
（图片开首：中国科学院广州地球化学扣问所）
破题：经典表面为何失灵？
然则，在诸如松辽盆地、渤海湾盆地等扣问区，基底似乎在岩石圈应力趋于中性后又骤然经验了至少一期的加快千里降，致使现在基底深度（千里积物厚度）浩繁于基于拉伸量的表面瞻望值（图 1b-1c）。前东谈主扣问标明，在岩石圈层位的能源学演化历程（如：周缘俯冲、区域伸展、岩浆底侵、地壳流等）很高深释此类出现在较薄陆缘岩石圈之上狭长区域内的"极端"千里降局势。
经典表面证据不了，呼叫新表面的登场。
揭密：深部"导演"的双东谈主舞
为了搞明晰到底是什么导致了这种极端千里降，中国科学院广州地球化学扣问所徐义刚院士团队将意见投向地球更深的场所。
经团队扣问发现，在出现过极端千里降区域正下方的深部地幔，皆（曾）存在有疑似的下地幔上涌（地幔柱）与地震波高速体共存的局势（此类高波速结构可能代表了俯冲板块或拆千里岩石圈块体，在此统称为"残余块体"）（图 2）。
图 2. 典型扣问区的地幔波速结构。（a）图 d 的切面位置图。（b）图 f 的切面位置图。（c）图 g 的切面位置图。（d）东北亚地幔波速结构切面。（e）东北亚 750 公里深处的平均波速结构。（f）黄石 - 斯内克河平原下方的地幔波速结构切面。（g）中国南海下方的地幔波速结构切面。（图片开首：中国科学院广州地球化学扣问所）
图 3. 前东谈主扣问揭示地幔柱的地形反应以抬升为主。取决于岩石圈的先存应力景色，地幔柱不错导致地表出现长波长（a）或短波长（b）的抬升。（图片开首：中国科学院广州地球化学扣问所）
团队成员勾搭国表里学者基于正演数值模拟与多学科不雅测的不停，开展了系列的探索性扣问职责。在团队成员测试的好多模子参数条款下，与前东谈主扣问一致，地幔（柱）上涌历程频频会导致地表出现较为平日的抬升（图 3）。然则，当 660 公里深处相变密度跳变 ≥ 7% 且相变克拉贝龙斜率>-2.8 MPa/K 时，在上涌物资到达岩石圈底部之前，地表容易出现几十米至八百米深不等（主要取决于岩石圈的厚度，越薄反应越权贵）、1000-2000 公里宽的千里降区（图 4b）。
之是以出现这么的局势，是因为该条款下的深部地幔上涌历程容易在岩石圈底部诱发快速的闹翻对流场，对流拖拽作用会导致上覆岩石圈拉伸、减薄与千里降（图 4b）。但是，该千里降区却难以弥远保管，当上涌物资到达岩石圈底部后，地形会出现回转、甚而规复到千里降前的景色（图 4c）。
图 4. 代表性数值模子落拓。（a）-（c）仅地幔上涌的模子。（e）-（f）地幔上涌与千里降残余块体共存的模子。团队测试过的其他能源学演化历程见著作正文。（图片开首：中国科学院广州地球化学扣问所）
以上一霎存在的平日千里降区的千里降幅度，会因为地幔上涌途中接近正不才千里的残余块体而加强至公里级，但千里降中心的宽度却会权贵减轻至 200 公里傍边（图 4d-4f）。这是因为，残余块体在地幔中的下千里历程，不管快与慢，皆不错通过激发地幔对流而镌汰地幔岩类的位错蠕变粘滞总共，并使得上地幔中更容易酿成较大的对流速度（虽然，深部地幔上涌的存在也会有助于残余块体千里放慢率的普及，二者是相互影响的，不同能源学布景下产生的效应可能重叠或对消，此处推崇为浅表地形反应的重叠）。
因此，在一样的浮力条款下，地幔上涌的速度得以普及，其所触发的岩石圈底部的闹翻对流场也获取加强。闹翻对流场在岩石圈底部的拖拽作用与残余块体千里降所触发的能源地形会共同导致地表出现公里级的千里降（图 4e）。
此外，在该类模子中，地幔上涌的旅途会在上地幔发生大幅偏折，进而导致千里降中心偏离下地幔上涌的正上方；当上涌物资到达岩石圈底部后，只会触发千里降区一侧的地形发生回转，未受到上涌托举影响的另一侧岩石圈，因之前经验过闹翻对流场的拖拽改良，其公里级的低凹地形最终得以保留（图 4f）。
遵守："透镜"奈何塑造地面
转头来说，这项扣问冷落，下千里残余块体会像"放大镜"一样，把深部地幔上涌（柱）对地形的影响放大并聚焦到相对有限的区域，导致狭长带内出现可保管的地表千里降，扣问团队将该局势称为残余块体对地幔上涌的透镜式聚焦效应（图 5）。
通过与多学科不雅测落拓的比对，团队数值模子所揭示的深部能源学机制，可能为证据在陆缘狭长地带内发育的、早于活跃岩浆作为（如地幔柱）且在岩浆作为竣事后仍可保管的极端千里降局势提供新想路。
图 5. 残余块体对深部地幔（柱）上涌的透镜式聚焦效应走漏图（图片开首：中国科学院广州地球化学扣问所）
该扣问还标明，在防碍决定性地质学或地球物理学左证的扣问区，下地幔低波速结构、上地幔高波速结构与浅表狭长地带内极端千里降局势的共存，可能为领导深部地幔存在有快速的物资上涌或正在酿成的地幔柱提供判别依据。同期，这一扣问强调了地球里面在表生系统中的作用，顺应"深部历程塑造地表"的新理念，为咱们相连地球提供了新的想路。
谋划制作
出品丨科普中国
作家丨刘亮 中国科学院广州地球化学扣问所 副扣问员
监制丨中国科普博览
责编丨张一诺
审校丨徐来、张林林
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