地质学家在太平洋深处发现了一个神秘的俯冲带，这重新塑造了我们对地球内部的认识。

马里兰大学的一个研究小组利用新的地震技术发现了古代海底的遗迹，为深入了解地球深层结构提供了新的见解。这一发现表明，俯冲物质的移动速度比预期的要慢，这影响了地球内部动力学的理论。

古代海底的发现

马里兰大学的科学家们发现了史前海底的遗迹，这些遗迹在恐龙时代就坠入了地球深处，从而对地球内部结构的主流观点提出了质疑。这一未被探索过的海底部分位于东太平洋海隆，即东南太平洋海底的构造边界，揭示了数百万年来地球内部过程和变革历史的新方面。研究团队的发现于2024年9月27日发表在《科学进展》杂志上。

地震成像技术突破

由地质学博士后研究员王敬川领导的团队，采用创新的地震成像技术深入地球地幔层，即地球地壳与地核之间的层。他们发现地幔过渡区中存在一个异常厚的区域，该区域位于地球表面以下约410至660公里处。

该区域将上地幔和下地幔分隔开，根据温度而膨胀或收缩。研究团队认为，新发现的海底也可能解释了太平洋大低速剪切波速省（LLSVP）的异常结构，LLSVP是地球下地幔的一个巨大区域，它似乎被板块所分割。

俯冲海底的见解

王说：“这个加厚区域就像大约 2.5 亿年前潜入地球的古老海底化石指纹。”“它让我们窥见了我们以前从未有过的地球过去。”

当一个构造板块在另一个构造板块下方滑动时，就会发生俯冲作用，将地表物质重新循环回地球的地幔中。这个过程通常会留下明显的运动证据，包括火山、地震和深海海沟。虽然地质学家通常通过研究地表上的岩石样本和沉积物来研究俯冲作用，但王教授与地质学教授维德兰·莱基克和副教授尼古拉斯·施默尔合作，利用地震波探测海底。通过研究地震波如何通过地球的不同层传播，科学家们能够绘制出隐藏在地幔深处的结构的详细地图。

“你可以把地震成像看作是类似CT扫描的东西。它基本上让我们可以窥见地球内部的横截面，”王说。“通常，海洋板块的物质会被地球完全吞噬，不会在表面留下任何明显的痕迹。但是，从这个角度来看古老的俯冲板块让我们对地球深层结构和地表地质之间的关系有了新的认识，这在以前并不明显。”

俯冲物质的缓慢运动

团队所发现的内容让他们感到惊讶——物质穿过地球内部的速度比先前设想的要慢得多。王（Wang）认为，团队发现的这一区域不同寻常的厚度表明地幔过渡区这一部分的物质温度更低，这暗示着一些海洋板块在穿过地幔下沉的过程中会卡在一半的位置。

“我们发现，在这片区域，物质的沉降速度大约是我们预期的一半，这表明地幔过渡带可以像屏障一样减缓物质通过地球的运动，”王博士解释说。“我们的发现提出了一些新问题，即深层地球如何在巨大的距离和时间尺度上影响我们看到的表面情况。”

未来研究方向

展望未来，研究团队计划将研究扩展到太平洋及其他地区。王（Wang）希望绘制出更全面的古代俯冲和隆起（俯冲物质升温后再次上升至地表的地质过程）区图，以及这些地区对地球深层和表层结构的影响。利用这项研究获取的地震数据，王（Wang）和其他科学家正在改进他们的模型，以了解板块构造在地球历史上的移动情况。

“这只是个开始，”王说。“我们相信，地球深处还有许多古老的建筑有待发现。每一个都有可能揭示出我们星球复杂过去的许多新见解，甚至有助于我们更好地理解我们星球以外的其他星球。”

参考文献：“中生代洋内俯冲塑造了东太平洋海隆下方的下地幔”，作者：王景川、Vedran Lekić、Nicholas C. Schmerr、Gu Yu J.、郭毅和林荣志，2024年9月27日，《科学进展》。DOI:10.1126/sciadv.ado1219

本研究由美国国家航空航天局太阳系探索研究虚拟研究所 (SSERVI) 合作协议编号 80NSSC19M0216 资助。本文内容并不一定反映该组织的观点。