摘要：地球上的海洋并不會永久存在。它們在大陸裂解時誕生，在大陸碰撞時消亡。許多已經消失的古海洋，實際上并沒有徹底從地球上抹去，而是以洋殼殘片、蛇綠巖、增生雜巖、弧前盆地沉積以及變質巖帶的形式，被零散地保存在今天的大陸內部。新特提斯洋就是這樣一個典型例子。它曾廣泛分布于歐亞大陸南緣，此后隨著持續俯沖逐步關閉，重塑了從地中海到青藏高原的構造格局。然而，一個長期困擾地球科學界的問題是：那些已經消失的古老海洋，究竟在地球深部留下了怎樣的痕跡？我們能否從這些痕跡中，追溯出一片海洋從誕生到消亡的完整動力學演化過程？近日，中國科學院地質與地球物理研究所蘭海強研究員、陳凌研究員、萬博研究員、褚楊研究員、王旭副研究員、肖文交院士、朱日祥院士等聯合自然資源航空物探遙感中心徐曦研究員、伊朗地質調查局Morteza Talebian教授、法國圖盧茲第三大學Sebastien Chevrot教授等，在伊朗東南部的Jaz Murian盆地及其所在的莫克蘭俯沖帶研究中取得了重要進展。他們的研究表明，Jaz Murian盆地厚沉積層之下隱藏的，是一套帶有強蛇紋石化特征、呈蛇綠巖性質的基底。這套基底很可能代表了一段在新特提斯洋關閉過程中被保存下來的慢速擴張洋中脊遺跡。正是這種“與眾不同”的大洋巖石圈進入海溝，塑造了今天盆地下方的基底，也為理解特提斯域中段沿歐亞大陸南緣發育的蛇綠巖—弧前盆地體系提供了新的統一視角。相關成果發表于Earth and Planetary Science Letters。

從消失的海洋到今天的盆地

莫克蘭是今天仍然保留活動俯沖的少數新特提斯殘余之一。這里的阿拉伯板塊仍在向北俯沖到歐亞板塊之下，形成了世界上最寬廣的弧前增生楔之一；在地表上，它既保留著活動俯沖帶，又保留著大量與古洋盆關閉有關的蛇綠巖和混雜巖，因此兼具“現代過程”和“古老記錄”兩重意義（圖1）。Jaz Murian盆地正位于這一關鍵位置。其北側鄰近大陸巖漿弧，西側和南側鄰近北莫克蘭蛇綠巖出露帶，本身又處在活動俯沖體系上方，是保存極好的陸上弧前盆地之一（圖1）。該盆地自侏羅紀以來經歷了多階段構造活動，是理解新特提斯洋中段俯沖-增生過程的“交匯點”。這里的沉積物，記錄著周邊山脈、火山弧和俯沖帶物質被侵蝕、搬運和堆積的歷史；而沉積物之下的基底，則保存著盆地誕生時上覆板塊是什么、俯沖帶怎樣啟動、后來又經歷了怎樣的改造。換句話說，弧前盆地像一本寫在俯沖帶前緣的地質檔案，既記“當下的沉積”，也記“最早的底本”。這也是為什么弧前盆地研究一直被視為理解俯沖帶動力學的重要入口。

圖1 地理與地質背景

盡管Jaz Murian盆地具有關鍵的研究價值，但其構造屬性長期存在認識分歧。盡管大部分研究將其視為弧前盆地，也有觀點認為其可能源于弧后或弧內伸展盆地；而更大尺度的地震結構資料顯示，盆地不同區段可能表現出顯著差異。因此，盆地下方基底的性質，已經不只是一個局部巖性問題，而是決定區域構造模型的關鍵約束。這一問題不僅關系到局部構造解釋，更直接影響對新特提斯洋消亡過程的整體認識。

多學科手段約束地下結構

研究首先使用了2017到2018年間團隊在西部Jaz Murian盆地內部布設的5個寬頻帶地震臺站（L14-L18）資料。這些臺站沿近南北向展開，跨越了從巖漿弧南緣到蛇綠巖帶北界的區域。研究團隊從全球地震中篩選出適合的遠震事件，利用P波和S波尾波自相關技術，提取出沉積層底界的反射信息（圖2）。

圖2 直接根據原始地震道計算出的自相關圖清晰顯示了P波和S波反射

為了盡可能保留真實的反射振幅，研究團隊未采用常規處理中常見的譜白化和濾波等手段，而是直接對原始遠震記錄進行自相關分析，并嚴格剔除了可能受路徑效應及淺層散射干擾的波形。在此基礎上，他們測量反射系數并評估其穩定性，進而結合已有沉積層波速與厚度約束，反演出沉積層之下基底的縱波速度、橫波速度及泊松比（圖3）。此外，研究團隊利用歷史航磁資料反演三維磁化強度（圖4），以進一步約束盆地基底的物質組成。磁異常對蛇紋石化過程尤為敏感，因為蛇紋石化常伴隨磁鐵礦的生成，從而顯著增強磁性。這意味著，高波速、高泊松比與強磁化三者相互印證。

圖3 L14–L18臺站的反演結果，展示了實測的縱波速度（V?）和橫波速度（V?）值（圓圈）及其對應的不確定度（水平和垂直誤差棒）

圖4 Jaz Murian盆地及其周邊地區的航磁圖

地震反演結果顯示，盆地內部四個臺站（L15–L18）下方的基底具有較高的P波速度，且Vp/Vs比值≥2.0，指示泊松比偏高；僅最北端的L14臺站表現出過渡或混合性質。需要指出的是，高速本身并不必然指向地幔物質，某些基性巖也可呈現較高的波速；然而，“高速”與“高泊松比”同時出現，則明顯偏離普通大陸地殼和典型洋殼的常見組合，而更接近蛇紋石化上地幔或蛇綠巖性質的基底。多頻接收函數模擬進一步揭示了底部高速層的存在，并對其厚度提供了良好的約束。

航磁反演結果進一步強化了上述認識。Jaz Murian盆地表現出大尺度、長波長的正磁異常，其空間分布與盆地范圍及主要構造邊界高度一致。綜合“高波速、高泊松比、強磁化、區域連續性以及鄰近蛇綠巖出露”等多重證據，可以得出一致認識：在西部Jaz Murian盆地厚層沉積物之下，存在一套具有蛇綠巖性質的基底，其中相當部分以蛇紋石化上地幔物質為主體。

一條被保留下來的慢速洋中脊

研究團隊進一步將地球物理結果與盆地物源分析、北莫克蘭蛇綠巖年代學及區域構造演化相結合，提出了一個具體的成因模型：這套基底很可能代表了一段形成于慢速至超慢速擴張環境的大洋巖石圈（圖5）。在這種擴張環境下，洋殼發育不完整，甚至局部缺失，導致上地幔物質更接近地表，并在后期經歷強烈蛇紋石化。當這類特殊洋中脊進入俯沖帶時，并未像普通板塊那樣簡單消亡，而是有部分被保存下來，成為大陸邊緣和弧前盆地的基底。

這一解釋得到了現代海底過程類比的支持。在慢速和超慢速擴張洋脊區域，巖漿供應通常較弱；低角度拆離斷層能夠長期活動，使上地幔巖石得以出露，洋殼厚度變化懸殊，甚至形成“地殼不連續”的富地幔大洋巖石圈。現代西南印度洋脊和大西洋慢速洋脊的研究已表明，這類海底并非“標準教科書式”的完整洋殼。研究團隊將這些現代洋脊的認識引入對新特提斯古洋盆的解釋之中。

先前的巖石地球化學與年代學分析表明，北莫克蘭蛇綠巖形成于晚侏羅世至早白堊世（主體在~120 Ma之前），源于虧損的上地幔源區，并在海底經歷了蛇紋石化，指示其形成于巖漿供給較低的慢速擴張洋中脊環境。莫克蘭沉積物中的碎屑鋯石記錄了~170 Ma和~50 Ma等重要年齡峰，卻明顯缺乏早白堊世的峰值。這表明，Jaz Murian弧前盆地的基底最初即以蛇紋石化地幔為主，缺乏玄武質洋殼并非后期被剝蝕所致。

圖5 新特提斯洋不同時期的地球動力學演化及Jaz Murian盆地的形成 這項研究有什么意義

首先，它深化了人們對新特提斯洋關閉方式的理解。過去在許多區域構造圖景中，海洋板塊常被視為一條相對均一的“傳送帶”，一旦進入俯沖帶，差異主要體現在俯沖角度與速率上。這項研究則提醒我們，進入俯沖帶的海底本身可能就極不均勻。如果來襲的是一段由慢速洋脊產生、地殼不完整、上地幔物質埋藏較淺甚至直接出露的大洋巖石圈，那么它在俯沖邊界上的表現、被保存下來的可能性，以及對上覆板塊的改造方式，都可能與普通大洋板塊截然不同。換言之，決定俯沖結局的，不僅僅是“俯沖怎么發生”，還包括俯沖板塊本身的性質。

其次，它為歐亞大陸南緣一系列“蛇綠巖-弧前盆地”提供了新的解釋思路。在青藏高原南緣等地區，弧前盆地與蛇綠巖之間的先后關系、成因聯系及其動力學背景，長期以來都是研究熱點。西藏日喀則弧前盆地的研究表明，弧前盆地的誕生與早期俯沖及蛇綠巖形成密切相關；而Lhaze相關工作則顯示，新特提斯洋消亡洋脊與俯沖重啟之間可能存在直接聯系。該研究將類似的思路推進至伊朗-莫克蘭地區，暗示新特提斯沿線的若干蛇綠巖和弧前盆地，或許并非彼此孤立的“構造碎片”，而更可能是洋中脊在不同地段保存下來的產物。

再次，它為北莫克蘭蛇綠巖及相關變質雜巖等的來源提供了新的幾何背景。該工作將深埋于盆地下方的富地幔（mantle-rich）基底納入同一演化框架，這意味著，未來重新審視這些片巖和變質單元時，可以將它們置于“慢速洋中脊俯沖-弧前保存”這一更宏大的背景中去理解。

這項研究的重要性，歸根到底在于它告訴我們：海洋的消失，并不意味著信息的消失。即便一片古海洋已不復存在，它的洋中脊、上地幔殘片、俯沖前緣盆地以及后來的蛇綠巖，仍可能共同保存在今天的大陸內部。Jaz Murian盆地下方被揭示出的古老深部遺跡，既是重建新特提斯洋中段關閉歷史的一塊關鍵拼圖，也提醒我們：板塊構造的真實過程，常常比教科書中的“整齊模型”復雜得多。而正是這種復雜性，構成了地球最值得被探索的地方。

研究成果發表于國際學術期刊EPSL（蘭海強*，陳凌，萬博，Morteza Talebian, Sebastien Chevrot，褚楊、王旭，陳潔，高一帆，吳子木，Naeim Mousavi，徐曦*，肖文交，朱日祥. A relic slow-spreading ridge preserved beneath the western Makran forearc basin in Iran [J]. Earth and Planetary Science Letters,?2026. DOI:? 10.1016/j.epsl.2026.119998）。研究受國家重點研發計劃項目（2023YFF0803500）和國家自然科學基金（91855103、42595564、91855207）共同資助。