科学家发现了一种隐秘的地质过程：大陆碎片从地下被缓慢剥离，随后被卷入深海地幔之中，进而在出人意料的海域引发火山活动。

地球科学家发现了一种隐秘的地质过程，该过程表明，大陆的部分板块会从下方缓慢分离，进而引发海洋深处的火山活动。

由南安普顿大学主导的这项研究揭示，大陆地壳碎片正逐渐从大陆基底剥离，并被带入海洋地幔——即海床之下缓慢移动的炽热、近乎固态的地层。一旦抵达那里，这些物质便可持续推动火山活动长达数千万年之久。

这一发现有助于解开一个长期存在的谜团：远离构造板块边界的海洋岛屿，尽管被广袤的海洋所环绕，为何其化学特征却与大陆岩石相似。

该研究发表于《自然·地球科学》期刊，参与研究的科学家来自南安普顿大学、波茨坦亥姆霍兹地学研究中心（德国）、波茨坦大学、女王大学（加拿大）和斯旺西大学。

地幔中的古老化学痕迹

许多火山岛，包括印度洋东北部的圣诞岛，其特定“富集”化学元素的含量异常之高，这些元素通常存在于大陆地壳中。长久以来，科学家们一直怀疑，这种富集现象是由于地球深处的强大力量将古老的、经过循环再生的物质融入地幔之中，就如同搅拌器将各种原料混合到蛋糕面糊里一样。

时至今日，科学家们一直认为，这些富集元素要么源自随洋壳板块沉入地幔而循环的沉积物，要么源自从地球深处升起的、被称为地幔柱的热岩上涌柱。

然而，这些解释尚显不足，因为部分火山区域几乎未见地壳循环的迹象，而另一些区域则显得温度过低、深度过浅，难以由地幔柱驱动。

南安普顿大学地球科学教授、该研究的主要作者托马斯·格农表示：“数十年来，我们已知海洋下方的部分地幔呈现出异常的受污染状态，仿佛古代大陆的碎片以某种方式最终落入其中。然而，我们一直未能充分解释这些大陆物质究竟是如何到达那里的。”

大陆板块正从地底深处发生剥离

该研究提出了一个新颖的答案：大陆不仅会在地表裂开，还会从下方剥离开来，且剥离距离远超此前认为的可能范围。

科学家们开发出模拟程序，以模拟大陆和地幔在受到构造力拉伸时的行为表现。

他们此前的研究表明，当大陆板块分离时，深部构造力会引发一波不稳定态势——即“地幔波”——沿大陆基底蔓延，扰动其150至200公里深处的地根。他们的这项工作正是基于上述研究。

这一浩荡的变动以极缓的速度展开，其速度仅为蜗牛爬行速度的百万分之一，逐渐剥离着大陆深处的物质。

随后，这些剥落的碎片会横向漂移——有时能跨越超过1000公里的距离——最终落入海洋地幔之中，在那里历经数千万年之久，为海底火山喷发提供物质基础。

该研究合著者、波茨坦地学研究中心的萨沙·布鲁内教授表示：“我们发现，在大陆本身分离之后很久，地幔仍能感受到大陆裂解的影响。新大洋盆地形成后，这一系统并不会停止运作——地幔持续运动、重组，并将富集物质输送至远离其起源之地。”

来自印度洋的证据

研究小组分析了包括印度洋海岭省在内的地球多地的地球化学数据，印度洋海岭省是一系列火山构造，形成于1亿多年前超大陆冈瓦纳分裂之后。

通过模拟实验与化学分析，他们发现，冈瓦纳古陆分裂后不久，一股异常富集的岩浆便喷涌至地表。

历经数千万年，随着来自大陆下方的物质流动逐渐减弱，这种化学信号也随之消散。而这一过程的发生，并未伴随源自地球深处的地幔柱活动——地质学家们长久以来一直认为，地幔柱活动是造成此类现象的必然因素。

格农教授解释道：“我们并未排除地幔柱的可能性，但这一发现揭示了一种全新的机制，它同样塑造着地球地幔的构成。地幔波能将大陆物质团块携带至远洋地幔深处，在大陆分裂之后很久，仍会留下持久的化学印记。”

该研究基于该团队近期的一项发现，即地幔波也会在大陆深处引发剧烈变化。他们先前的研究表明，地球地幔中这些缓慢的、波浪式的运动，能够引发钻石喷发，甚至重塑距离构造板块边缘数千公里之外的地貌。

参考文献：T. M. 格尔农（T. M. Gernon）、S. 布吕内（S. Brune）、T. K. 欣克斯（T. K. Hincks）、M. R. 帕尔默（M. R. Palmer）、C. J. 斯宾塞（C. J. Spencer）、E. J. 沃茨（E. J. Watts）和A. 格勒鲁姆（A. Glerum）所著《通过大陆根部的持续对流侵蚀作用生成的富集地幔》，发表于2025年11月11日《自然·地球科学》期刊。 DOI：10.1038/s41561-025-01843-9