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傳統觀點認為，轉換斷層會“阻擋”地幔柱物質沿脊軸傳播，而最新數值模擬顯示其作用或更為復雜，甚至在特定條件下可促進地幔柱信號跨斷層流動，但學界對決定這一差異的關鍵因素尚不明晰。近日，中國科學院南海海洋研究所聯合中國科學院大學等單位，以板塊構造學與地幔動力學交叉視角，揭示了大洋轉換斷層在地幔柱與分段洋中脊相互作用中的調控機制。研究團隊對全球24個地幔柱—洋中脊—轉換斷層系統的構造特征進行量化分類，提取了地幔柱至洋中脊及轉換斷層的距離、斷層長度等幾何參數。隨后，團隊利用三維地球動力學模擬程序，在不可壓縮質量—動量—能量守恒框架下，引入地幔柱成分場，追蹤其物質與熱擴散，開展高分辨率三維數值模擬。研究發現，轉換斷層對地幔柱沿脊軸擴散，可呈現三種可預測的作用模式，分別是：阻擋模式，即地幔柱位于洋脊外側或附近存在長偏移（>200km）轉換斷層時，下游脊段內地幔柱信號明顯減弱；橋梁模式，即地幔柱位于轉換斷層與洋脊交匯處時，斷層成為物質通道，可促進地幔柱物質向兩側脊段雙向擴散；增強模式，即地幔柱位于洋脊內側或斷層中心下方時，斷層的走滑運動強化沿脊地幔流，使地幔柱信號放大傳播。研究進一步確認，轉換斷層長度是控制其行為的核心參數，當長度超過約200km時，阻擋效應明顯。洋中脊擴張速率及地幔柱—斷層相對位置，對擴散路徑和強度同樣產生重要影響。該研究建立的“全球統計分析+三維高分辨率模擬”聯合框架，揭示了幾何配置等關鍵地球物理參數對調控洋脊—轉換斷層—地幔柱相互作用的控制機制，為理解天然系統中地幔柱—洋中脊—轉換斷層的復雜互饋提供了新的理論工具。同時，該成果對解釋洋中脊成礦分布、指導深海資源勘探，以及古板塊重建具有重要參考價值。相關研究成果發表在《地球和行星科學快報》（Earth and Planetary Science Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。論文鏈接全球24個地幔柱—洋中脊—轉換斷層系統轉換斷層在地幔柱物質擴散中三類作用模式