海洋地球物理学家——洋中脊过程的反问题

自板块构造理论成为地球科学研究的主要框架以来，关于洋壳在洋中脊的生成过程就一直是地球科学研究的热点之一。由于这些过程发生在海底以下几公里到几十公里的范围内，地球物理方法就成为不可缺少的研究方法。我们可以把综合各种数据推测洋中脊的过程看着是一级反问题，而把诸如地震数据反演速度结构这类问题看着是二级反问题，从这个意义上说，反问题也是存在层级性的，存在多尺度性的。基于地震数据对洋中脊进行成像，基于地震数据反演洋中脊的速度结构，基于出露地表的蛇绿岩套化学性质推测成岩过程，都可以看着是二级反问题。

通过二级反问题的研究，关于洋中脊的过程已经积累了比较多的认识。这里主要说说基于地震数据获得的认识，主要以东太平洋海隆（EPR）以及富安得福卡（Ju an de Fuca）的研究结果为例。早期的调查表明，在洋中脊的下方存在一个岩浆房。岩浆房岩浆的喷发形成上地壳。后续的调查表明，岩浆房由顶部的一个岩浆透镜体和下部的一个更大的低速区域组成。更多的地球物理调查表明，在下地壳存在岩浆透镜体，在莫霍面转换带也存在岩浆透镜体，在上地幔也存在岩浆透镜体。这些分布于中地壳，下地壳，MTZ，上地幔的岩浆体的发现，对洋中脊过程的认识起到了非常大的作用。

关于这些岩浆体的认识是地球物理反问题的一个非常好示例。地球物理学家的信仰就是，总是可以去采集一些数据回来，获得一些认识。

图 1 中地壳中的岩浆房（EPR的AMC）

图2  下地壳的岩浆聚集（EPR的SAML）

图3 MTZ的岩浆体

图4  上地幔中的岩浆体

参考文献：

图1 ：Detrick, R. S., Buhl, P., Vera, E., Mutter, J., Orcutt, J., Madsen, J., & Brocher, T. (1987). Multi-channel seismic imaging of a crustal magma chamber along the East Pacific Rise. Nature, 326(6108), 35–41. https://doi.org/10.1038/326035a0

图2 ：Marjanović, M., Carbotte, S. M., Carton, H., Nedimović, M. R., Mutter, J. C., & Canales, J. P. (2014). A multi-sill magma plumbing system beneath the axis of the East Pacific Rise. Nature Geoscience, 7(11), 825–829. https://doi.org/10.1038/ngeo2272

图3 ：Nedimović, M. R., Carbotte, S. M., Harding, A. J., Detrick, R. S., Canales, J. P., Diebold, J. B., Kent, G. M., Tischer, M., & Babcock, J. M. (2005). Frozen magma lenses below the oceanic crust. Nature, 436(7054), 1149–1152. https://doi.org/10.1038/nature03944

图4 ：Ohira, A., Kodaira, S., Nakamura, Y., Fujie, G., Arai, R., & Miura, S. (2017). Evidence for frozen melts in the mid-lithosphere detected from active-source seismic data. Scientific Reports, 7(1), 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16047-4