在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下，中国科学院南海海洋研究所研究员张锦昌、特聘研究员林间团队联合中山大学副教授陈双双等国内外科学家，在翁通爪哇高原形成机制研究方面取得重要进展，成功揭示这座全球最大洋底高原形成于热化学地幔柱。近日，相关研究成果发表于《自然-地球科学》（Nature Geoscience）。

地幔柱头空间演化模式图。研究团队供图

论文共同第一作者兼通讯作者、中国科学院南海海洋研究所副研究员张旭博介绍，洋底高原作为大洋中的大型火成岩省，具有广阔的地形隆起和异常厚的地壳，是研究壳幔岩浆活动以及深部地幔过程如何塑造地表地形地貌及影响全球环境变化的重要窗口。由于多数洋底高原位于海面以下，免受风化侵蚀，成为研究海底火山作用的天然实验室。关于其成因，学界主要存在地幔柱成因与海底扩张成因两种假说。

翁通爪哇高原位于西太平洋，主要形成于早白垩世，是地球上现存体积最大的洋底高原。传统观点认为它由炽热地幔柱头熔融形成，但纯热地幔柱模型预测高原应隆升至海面以上，与主体形成于海面以下的事实矛盾。而海底扩张模型则认为它由快速扩张背景下不均一地幔的减压熔融形成，但高原玄武岩的放射性定年结果（115-108 Ma）与邻近磁异常条带年龄（159-133 Ma）不一致，表明其更可能形成于板内环境，而非洋中脊附近。

研究团队通过多学科交叉的热动力学模型，结合地球物理与地球化学观测，模拟了两种成因机制下地幔的热状态与化学状态。结果表明，海底扩张模型要求极高的地幔潜温或高比例的高密度、易熔辉石岩，这与全球洋中脊观测不符。相比之下，热化学地幔柱模型（温度异常135-200°C，辉石岩比例不超过13%）不仅能合理解释地壳厚度与熔岩成分的空间变化，也能解释高原主体形成于海面以下的特征。因此，翁通爪哇高原是热化学地幔柱的产物。

该研究还基于地壳厚度与熔岩成分的空间变化，提出了热化学地幔柱头的空间演化模型。该研究定量揭示了翁通爪哇高原形成时地幔的热化学特征，证实其起源于热化学地幔柱而非纯热地幔柱。全球其他典型洋底高原的地幔源区也显示出显著的成分不均一性，表明热化学地幔柱可能是控制洋底高原形成的普适机制，为建立统一的成因理论提供了重要科学依据。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-026-02019-9