近日，我院教师胡昊副教授的国际合作研究成果《Ghost Plumes Hidden Beneath Earth’s Continents》发表以唯一通讯作者在自然指数期刊《Earth and Planetary Science Letters》(中科院一区TOP)发表，合作者分别来自沙特法赫德国王石油与矿业大学、意大利帕尔玛大学、澳大利亚国立大学、印度普纳科学教育与研究所、瑞士苏黎世联邦理工学院和日本东北大学。
地幔柱概念从提出到现在，经历了几十年的研究，其形态、起源深度和成因等基本科学问题的共识均来源于发育较为成熟的几十个已知地幔柱，它们在地表均存在板内热点火山、热点轨迹和富集型地球化学特征等。处于发育更早期或因岩石圈阻碍而未能形成热点火山的地幔柱（即“幽灵”地幔柱），因缺少直接的观测证据，我们对其知之甚少。然而，研究这些“深藏不露”的地幔柱对全面认识地球内部的运行过程非常重要，尤其是评估地核的热流通量。
学院应用地质与地球物理前沿研究所所长胡昊博士通过广泛的国际合作，利用地震层析成像、地幔转换带厚度变化、动态剩余地形、地球化学特征分析和板块运动学模拟等手段，历经数年攻关，揭示了一个在隐藏在阿拉伯被动大陆边缘下方的地幔柱，并首次提出了“幽灵”地幔柱概念。在阿联酋-阿曼区域布设的118台宽频带地震仪记录的远震P波和S波走时层析成像，揭示了一个经典的蘑菇状低速异常体，且P波接收函数表明地震波低速区域内地幔转换带厚度呈减薄状态，暗示起源于下地幔的高温柱状上升流。结合全球层析成像结果，基本确定为源自地幔边界的地幔柱。而与Afar热点明显不同的高剩余地形以及持续抬升的地质观测，进一步支持现今仍然活跃的地幔上升流观点。此外，板块运动学重建分析表明，阿曼“幽灵”地幔柱相关的软流圈活动改变了始新世晚期印度板块的运动，并确定了该地幔柱到达岩石圈下方的时间。这项研究除了揭示一个隐伏在阿拉伯被动大陆边缘岩石圈下方的新地幔柱外，还提供了通过地质与地球物理观测来识别隐藏的地幔柱方法。
图1 阿曼“幽灵”地幔柱层析成像结果
该研究获得了国家自然科学基金(42106068)、中国博士后科学基金(2021M691412)和日本学术振兴会基金(19H01996)等基金的联合资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119467
