Ну, вы можете рассмотреть ваши массивы martrix [m, n] в m, длина которых равна n, а затем суммировать m массивов параллельно. И, кстати, вы не должны использовать lock
здесь, вместо этого используйте Interlocked.Add
. Я сейчас занят, напишу пример, если у меня будет время.