北冰洋加克洋中脊拥有全球最慢的扩张速率。由于北冰洋常年冰雪覆盖，该区域缺乏区域性地壳结构数据，使得其扩张过程不明确。然而，地壳粗糙度和剩余海底地形可以记录板块扩张历史。近年来，随着北极地区大量多道地震数据的公开，通过分析这些多道地震剖面，可以更深入地探测加克尔洋中脊的扩张过程。
我所自然资源部海底科学重点实验室“海底演化与动力过程”团队的谭平川副研究员（第一作者）、李家彪院士（通讯作者）、丁巍伟研究员、张涛研究员、牛雄伟研究员与挪威奥斯陆大学Asbjorn Johan Breivik教授合作，通过分析北冰洋区域公开发表的23条多道地震数据（图1），计算了加克洋中脊所在的整个欧亚盆地自西向东的地壳粗糙度和剩余海底地形。相对于全球数据，较低的地壳粗糙度和较浅的剩余海底地形对应较大的岩浆喷发量。结果显示，自45Ma以来，欧亚盆地85°E以西的地壳粗糙度与全球数据相符，但剩余地形比全球数据深300-400米；85°E以东的地壳粗糙度比全球数据低200-300米，但剩余地形与全球数据相似（图2, 3）。这表明自45Ma以来，加克洋中脊东部相对于其超慢速扩张速率（6-8 mm/yr）具有较大的岩浆喷发量。层析成像数据显示，欧亚盆地东部在50-200公里深处存在异常低的Vs值（图 2），表明高温异常导致的区域动态抬升。多道地震数据记录显示，这一动态抬升始于34-45Ma。
图1 北冰洋加克洋中脊及其周围区域地形图。黑色和白色实线代表多道地震测线，红色虚线是加克洋中脊。
图 2 a: 地幔150公里处Vs层析成像数据。 b: 剩余地形和地壳粗糙度的分布图
图 3. a: 北冰洋欧亚盆地东西部地壳粗糙度和全球数据的对比。 b,c: 北冰洋欧亚盆地剩余地形和粗糙度交叉图，越浅的剩余地形和越低的地壳粗糙度代表越大的岩浆量。
论文引用：
Tan, P.（谭平川）*, Breivik, A. J., Ding, W.（丁巍伟）, Zhang, T.（张涛）, Niu, X（牛雄伟）., & Li, J（李家彪）*. (2024). Unexpectedly high magma productivity inferred from crustal roughness and residual bathymetry on the eastern part of the ultra‐slow spreading Gakkel Ridge since ∼45 Ma, Eurasian Basin, Arctic Ocean.
