浙江大学海洋学院吴涛研究员、李春峰教授联合国内外合作团队，通过对采自挑战者深渊及邻近地区岩石样品的深入研究，发现挑战者深渊海底岩石年龄仅为1700-3400万年，远年轻于国际学界一直以来认为的1.5亿年，且这些岩石不属于古老太平洋板块，而是与邻区年轻的卡罗琳高原同源。这一发现为揭开挑战者深渊异常水深之谜提供了全新视角。

相关研究成果“Implications of unexpectedly young seafloor in the Challenger Deep”近日在国际地学顶级期刊《Geology》发表，吴涛研究员为第一兼通讯作者。 

地球是太阳系唯一拥有活跃板块构造的星球。板块构造不仅塑造了“世界屋脊”—青藏高原，同时也形成了地表众多深渊海沟。其中最特殊的是马里亚纳海沟，最深点—挑战者深渊水深超10.9公里，被誉为世界“第四极”。长期以来，受限于极端的水深，样品极难获得，其成因研究远不及青藏高原那般成熟与深入。一般情况下，非增生型海沟的水深主要受俯冲板块年龄，速率和角度控制：板块越老、俯冲越快、角度越陡，海沟越深。因此，过去学界一直认为挑战者深渊处俯冲的是古老太平洋板块，表层岩石年龄约1.5亿年。然而，近年来的观测显示该地区板片俯冲速度其实较慢，沉积层要比北边薄很多——这与“板块越老接收沉积越多”的常识相悖。

研究团队在挑战者深渊取样实况

依托TS-21-2航次，研究团队借助我国自主研发的全海深“奋斗者”号载人深潜器在挑战者深渊及邻近地区获得了大量珍贵的岩石、沉积物和海水样品，为更深入理解其形成机制提供了关键材料。正如食物暴露在空气中，岩石暴露在海底后同样会随着时间的流逝而发生“变质”。然而，在海底原位和后续实验室工作过程中，团队成员惊讶地发现这里出露的岩石其实非常“新鲜”。

深潜取样位置和海底岩石露头

a图挑战者深渊海底新鲜的玄武岩；

b图西太平洋洋壳蚀变玄武岩，年龄为1.6亿年 

为了确定这些岩石的年龄，研究团队在国内外三家权威实验室，对来自海底三处不同地方的样品，采用三种不同方法开展定年工作。得到的年龄惊人的一致：1700-3400万年。这也解释了为何这些岩石这么“新鲜”，这里的沉积层为何这么薄。地球化学分析进一步显示，这些岩石与卡罗琳热点成因的卡罗琳高原玄武岩具有高度相似的化学组成和同位素特征，表明它们共同源自中新世时期的卡罗琳热点活动。

与卡罗琳洋底高原玄武岩的地球化学成分高度一致 

基于这一突破性发现，研究团队提出了挑战者深渊形成的新机制：古老的太平洋板块在俯冲过程中被卡罗琳热点“铺上了一层年轻的新地毯”，这层年轻岩石的覆盖显著减少了沉积物的堆积时间，导致俯冲界面的沉积润滑层变薄，从而增大了上下板块之间的摩擦阻力。通过数值模拟，研究团队成功再现了该区域观测到的所有地质现象，包括板片回撤和万米水深的形成。

“挑战者”深渊地质模型 

该项研究不仅刷新了国际上长期以来对挑战者深渊海底年龄的认知，也为理解极端深渊形成机制提供了新思路。未来，可通过我国“梦想号”钻探船进一步确定这条新“地毯”的厚度与分布。同时，这层新“地毯”对极端深渊海底生态系统的影响等一系列科学问题也有待进一步研究。本项研究得到了国家重点研发项目的资助。