恐龙时代板块的幸存遗迹改写了地幔行为

地球深处有一层显然会阻碍人们想象的地壳循环过程。

今天，纳斯卡板块的两端都有有趣的构造活动，其下方是恐龙时代俯冲事件的古老遗迹。

图片来源：王景川

当恐龙统治地球时，南美洲西部的一块海底被另一块地壳覆盖到地幔中。奇怪的是，尽管同龄的海洋板块通常被回收到地幔中，但它仍然幸存下来，这表明我们需要调整对地球内部的理解。

大洋中脊不断形成海底，这意味着它也需要不断被破坏。这个过程发生在俯冲带，当大陆板块越过海洋板块时，迫使它们进入地幔，人们认为它们会在那里持续一段时间，然后逐渐溶解。

然而，当马里兰大学王景川博士领导的团队使用一种新的地震技术来研究东太平洋下方的地幔结构时，他们在反射回的波浪中发现了一些意想不到的东西。上地幔和下地幔交汇的地方称为地幔过渡带。王和同事在南美洲附近发现了证据，证明过渡带异常厚——从海底延伸至 410 至 660 公里（250-400 英里）。

王在一份声明中说：“这个增厚的区域就像一块古老海底的指纹化石，大约在 2.5 亿年前潜入地球。” “它让我们得以一睹地球前所未见的过去。 ” 

俯冲被认为一直持续到大约 1.2 亿年前，位于纳斯卡板块下方，但被认为是来自之前的俯冲事件。

通常情况下，经过这么长时间，板块预计会被回收到地幔中，但作者认为原始板块体积的大约 14% 会幸存下来。

“我们发现，在这个区域，物质下沉的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在地球上的运动，”王继续说道。 “我们的发现提出了新的问题，即地球深处如何在遥远的距离和时间尺度上影响我们在地表看到的东西。 ”

之所以做出这一发现，是因为该团队采用了一种新的、更先进的地震成像方法来了解地幔内发生的情况。 “您可以将地震成像视为类似于 CT 扫描的东西。它基本上让我们能够了解地球内部的横截面，”王说。

这一发现的两个大问题是，这种缓慢下沉是多么不寻常，以及它对上面的板块行为有何影响，这对我们来说是最重要的。该团队对过渡区阻力的解释是，相对而言，该区域异常凉爽，但只有通过在其他地方重复该研究，我们才能了解是否存在其他凉爽点。

当然，旧板块下沉的缓慢并没有转化为水面上的任何迟到。相反，东太平洋海隆是世界上扩张最快的海脊。

与此同时，研究小组希望探索板块的生存与太平洋大低剪切速度省（LLSVP）之间的关系，LLSVP是被板块一分为二的下地幔的巨大区域。这与非洲下方另一个巨大的低剪切速度区域相对应，但绘制的地图更加糟糕。俯冲板块解释了 LLSVP 内的一个间隙，该间隙之前已被检测到，但尚未被理解。

即使研究小组没有找到另一个缓慢下沉的板块，王相信更先进的地震成像将改变地幔研究。 “这只是开始，”他说。 “我们相信，在地球深处还有更多古老的结构等待被发现。每一个都有可能揭示关于我们星球复杂过去的许多新见解，甚至有助于更好地了解我们以外的其他行星。 ”

该研究以开放获取方式发表在《科学进展》杂志上。