天河超算还原地幔演化,中国科学家解释数万座海底海山成因

全球大洋深处数万座海底山丘的形成机制,正在获得更清晰的科学解释 。 中国科学院地质与地球物理研究所刘丽军研究员团队与合作者, 利用新一代天河超级计算机开展大规模数值模拟, 重建了约 2.7 亿年来板块俯冲与地幔热柱活动过程, 并在《自然 - 地球科学》发表相关研究成果。

📌 海底海山为何长期难以解释

海底海山广泛分布于各大洋,已知数量超过四万座。过去, 学界常用“热点假说”解释它们的来源: 地幔深部高温物质上涌, 遇到缓慢移动的板块后形成火山链, 夏威夷群岛便是典型例子。

但这一理论只能解释一部分现象。符合典型热点火山链特征的全球案例只有 50 余个, 难以覆盖大量孤立、零散分布的海山。换言之, 海底“群山”并不都像夏威夷那样排成清晰链条, 其背后需要更统一的动力学框架。

🔍 天河超算重建 2.7 亿年深部过程

此次研究的关键,是把地球板块运动历史与地幔内部热结构模拟结合起来。团队依托国家超级计算天津中心的新一代天河超级计算机, 使用自主开发的高分辨率全球数据同化模型, 追溯了 2.7 亿年来全球板块俯冲演化。

模型不仅还原了地下热柱可能的位置,也模拟了地幔软流圈的热力状态。研究结果显示, 无论是线状延伸的海底山链, 还是孤立分布的小型海山, 其形成都与来自地幔底部的高温物质密切相关。

💡 太平洋案例揭示“孕育机制”

以太平洋为例,研究描绘了一条较完整的演化路径: 在较早地质时期, 大量深部高温物质聚集于年轻的太平洋板块下方, 为零散海山形成提供了热源和动力条件。随着演化推进, 主热柱还可能分化出多个小型热柱, 继续催生新的海底山丘。

• 残余热异常 可长期保存在地幔软流圈中;
• 热异常温度 与同位置海山高度呈显著线性关联;
• 孤立海山 可被纳入同一深部动力机制解释。

📊 补足热点假说的关键缺口

这项研究并非简单否定传统热点假说,而是把它从少数火山链案例拓展到更广范围。通过把观测到的四万座海山与模拟得到的残余热异常进行对照, 团队为大量零散海山提供了可检验的形成线索。

其意义还在于,超级计算正在成为研究地球深部过程的重要工具。人类无法直接观察数百至数千公里深处的地幔活动, 但可借助高分辨率模型, 把板块历史、热结构和海底地貌联系起来。

🚀 总结: 海山之谜有了统一视角

围绕“天河超算助力还原地幔活动, 我国科学家破解全球数万座海底海”，这一部分可从背景、现状与影响三个角度理解其关键信息。结合已公开内容来看，核心结论是趋势已较为明确，但细节仍需结合后续进展持续观察。