本文报道了北冰洋超慢速扩张加克洋中脊的原位微地震观测结果，发现洋脊下方脆性岩石圈厚度仅~10 km，明显区别于传统认为超慢速洋脊应具有冷且厚的岩石圈，指示火山中心热效应作用范围更为广泛；地震学证据进一步揭示，洋脊段末端发育活动性深大断裂，推测为早期活动的拆离断层，对洋脊段热液循环与岩石圈增生具有显著调控作用。

研究背景

洋中脊处的大洋岩石圈增生过程，是板块构造理论的核心内容之一。然而，对于全扩张速率<20 mm/year的超慢速扩张中脊，其岩石圈结构和增生模式仍存在争议。位于北冰洋的加克洋中脊（Gakkel Ridge）是全球扩张速率最慢的洋中脊，长期以来被认为缺乏岩浆供给，推测其岩石圈呈现“冷且厚”的特征。但该区域终年被海冰覆盖，现场观测数据长期缺失，导致其岩石圈结构、断裂系统及增生机制等问题仍认识不清。在缺乏大型转换断层的前提下，是什么调控了加克洋中脊的扩张模式转换和岩浆供给的分段性？拆离断层作为地幔物质搬运至地表的主要控制因素，为何在加克洋中脊并未被观测到？大量地幔岩石出露地表的成因又是什么？这些问题不仅是解析超慢速扩张中脊扩张过程的关键，更关联着地球深部动力学演化、海底矿产资源分布及热液循环系统等重大科学议题。

研究内容

针对上述科学难题，海底科学与划界全国重点实验室海底演化与动力过程团队于志腾研究员、李家彪院士与丁巍伟研究员等，依托团队2021年JASMInE科考航次在加克洋中脊东段（78°-90°E）部署的海底地震仪（OBS），获取了约22天的连续观测地震资料，并成功定位了234个微地震事件。研究表明，观测到的微地震最大深度小于10 km，据此约束的脆性岩石圈厚度低于此前预期（20-25 km），显著低于其他超慢速扩张中脊约20 km的厚度，推测其受到了扩张中心火山系统的广泛影响。同时，研究还发现在洋脊段末端88°E附近，发育一条高角度的深根断裂，该断裂切穿地壳并延伸至上地幔约10 km深处。综合分析表明，地震活动呈现高度不对称性，主要集中在轴谷北缘，应力状态复杂，兼具压缩和伸展特征，与典型的拆离断层系统的地震特征高度吻合。尽管该区域海底地形尚未观察到拆离断层标志性的窗棱构造，但综合推测，这是一个处于萌生阶段的拆离断层，或“深部剪切带”，未来可能发育为成熟的拆离断层。该断裂直接调控着岩石圈的增生过程，影响岩石圈的增厚和深部熔融过程，并推动洋脊段的分段性演化。

研究意义与展望

该成果突破了加克洋中脊 “冷而厚”岩石圈结构的传统认知，揭示出研究区相对较热的岩石圈状态。研究发现的深根断裂及推测的拆离断层，可能作为有效通道，促进深层热液循环，为在北极寻找海底热液喷口活动提供了新的思路。在缺乏传统转换断层的条件下，拆离断层/深根断裂对于加克洋中脊的分段性演化和岩石圈增生模式转换具有更重要的作用，为理解全球超慢速扩张洋中脊的构造多样性提供了关键证据，进一步完善了超慢速扩张洋中脊岩石圈增生的理论体系。

该论文成果最近在线发表在国际权威期刊《National Science Review》上。研究经费得到了国家自然科学基金（42422603, 42330308）、浙江省自然科学基金（LDQ24D060001）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（QHXZ2301）的联合资助。

文章信息：Yu, Z. (于志腾), Li J.*（李家彪）, Ding W.（丁巍伟）. et al. (2026). In situ microseismicity reveals lithospheric accretion at the ultraslow-spreading Gakkel Ridge, Arctic Ocean. National Science Review 13 (4): nwag034. https://doi.org/10.1093/nsr/nwag034.

图1 研究区域与微地震活动性

(a)加克洋中脊地形图。(b) 加克洋中脊85.0°E/85.6°N火山中心地形本研究获得的微地震分布情况。彩色圆圈代表不同定位误差；棕色沙滩球为高质量震源机制解，灰色为较低质量震源机制解；灰色三角为布设的海底地震仪（OBS），蓝色标记丢失台站；灰色星号为前人浮冰地震台站记录的微地震。(c) 沿脊轴的地震深度剖面，P 波速度结构与莫霍面深度来自同区域的主动源地震实验结果。 (d) 微地震最大深度与全扩张速率的统计分析，彩色圆圈代表慢速—超慢速扩张洋脊的地震深度，色标表示观测时长（月）。(e) 洋脊段末端附近 88°E 处的微地震分布。插图为无地震标注的水深地形图。（f）垂直脊轴的地震剖面。