防走失，電梯直達
安全島報人劉亞東A來源：環球科學
作者：珍娜·布萊納（Jeanna Bryner）
圖片來源：unsplash+
在太平洋海底深處，科學家發現了一塊起源於恐龍崛起時代的大洋板塊。這塊板塊似乎一直處於一種“半下沉”的狀態，並且已經在地幔中懸停了至少1.2億年。
除了揭示地球深處的地質過程外，這塊位於410~660千米深、冰冷（相比地幔岩石而言）且緻密的岩石板塊還可能解釋兩處巨大地幔團塊之間存在的神秘空隙。
相關研究已經發表於《科學·進展》（Science Advances）雜誌。英國劍橋大學的地震學家桑內·科塔（Sanne Cottaar，未參與這項研究）表示：“（此次發現）第一次呈現了從地表向下沉降的低溫物質是如何影響並改變深層地幔團塊的。”
在地球深處，兩個大陸級的熾熱團塊從地球高溫的外核上升，進入充滿岩石的地幔層。儘管這些團塊足有幾百千米高、幾千千米寬，但科學家卻沒有辦法直接觀察到它們，只能透過地震波穿過這些團塊時波速的變化來推測它們的位置：地震波穿過這些團塊時，波速會減慢，因此它們也被稱為“大低剪下速度省”（large low-shear-velocity provinces, LLSVP）。
更為人所熟知、也更大的一處LLSVP位於從紅海延伸到莫三比克的東非大裂谷下方，俗稱“非洲團塊”（African blob）。在這裡，兩個構造板塊正在緩慢地分離，最終整個大陸可能都將分裂開來。
“東非大裂谷區域是一個鮮活的例子，它向我們展示了由深層地幔團塊處上升的地幔柱是如何逐漸撕裂一個大陸的。”科塔說。
圖片來源：王靜川（CC BY-NC-SA）
科學家仍然無法確定LLSVP如何形成、由什麼組成，以及它們是如何影響地球表面的火山活動等事件的。一些研究表明，LLSVP可能是當初創造出月球的那次碰撞的遺留物。科塔表示：“人們一般認為，地幔團塊很可能是由俯衝板塊推動的。”俯衝板塊指的是那些沉入，也就是“俯衝”到另一塊板塊之下的大洋板塊，“而這兩處團塊被俯衝板塊包圍了，就好像身處‘墓地’之中。”
美國馬里蘭大學（University of Maryland）的地質學家王靜川和同事對太平洋靠近南美洲海岸的納斯卡板塊（Nazca plate）下方的地幔團塊很感興趣。以往的研究表明，那裡似乎存在一種異常結構，將地幔團塊分割成了兩部分。在最新的研究中，研究人員透過測量穿過地球深處的地震波，發現兩個團塊的空隙中存在一些寒冷且緻密的物質。
“對低溫和高地震波速最簡單的解釋就是這裡存在一個俯衝板塊，”王靜川說，“但這個區域並沒有活躍的俯衝活動，而且這塊板塊似乎已經與表層的地殼分離了。因此，我們認為我們看到的是一塊古老的板塊。”
王靜川的團隊描述了兩種可能的情景，以解釋這塊古老的海底板塊是如何卡在太平洋地幔團塊中間的。第一種可能是在約2.5億年前，在納斯卡板塊的前身與岡瓦納超大陸的一部分（後來成為了南美洲）之間，大洋板塊邊緣一塊斷裂的碎片開始俯衝。這兩大板塊間的邊界如今形成了全球擴充套件最迅速的洋中脊——東太平洋海隆（East Pacific Rise）。而另一種可能是，這塊下沉的板塊在長期的構造重組中，沉降到了納斯卡板塊前身的下方。
雖然過程尚不明確，但這塊板塊正在以每年約0.5到1釐米的速度緩慢下沉——而如果類似物體卡在此區域的地幔中，下沉速度通常是它的一倍。王靜川表示，板塊的厚度和這一地幔區域的粘度或許可以解釋它如此緩慢的下沉速度。
“我們的發現有助於將過去2.5億年的板塊構造歷史與當今的地幔結構聯絡起來，”王靜川說，“這為我們提供了探尋地球複雜過去的線索，特別是發生在地球深處的事，這些過程通常不會在地表留下明顯的地質痕跡。”
本文選自《環球科學》2025年02月刊“前沿”欄目。