大块海洋地壳楔入地幔？可能对海洋地壳形成和移动的模型产生影响

　　在《地质学101》中，地球内部被分成整齐的层，就像一个裹着糖衣的颚骨破碎机。但事实证明，地球中间层的部分可能更像焦糖海洋中的花生。地震数据显示，可能有大块海洋地壳卡在这颗行星的液态地幔深处，在其中一个光滑的层中形成大块。

　　一项新研究的作者在东亚下方的粘性地幔中发现了那些“花生块”。他们的发现除了非常有趣之外，还可能对海洋地壳形成和移动的模型产生影响。

　　那些大块的海洋地壳是如何进入那一层的？岩石圈是地球坚硬的外层，包括破裂的地壳和炽热的上地幔。炽热的地幔搅动和循环，移动地表的地壳，导致大洋地壳潜入其深处——这一过程称为俯冲——并引发巨大的岩浆羽流向地球表面上涌。

　　“地球是充满活力的，体现在岩石圈的构造运动和深部地幔的潜在对流中。”该研究的主要作者、中国科学技术大学博士后研究员冯吉坤说。

　　但是地质学家对地幔深部区域的行为知之甚少，尽管它可能对地幔循环产生影响。

　　该团队希望更详细地了解地幔的结构和组成以及它与地幔循环的关系，尤其是在上地幔和下地幔之间的过渡带。冯和同事专注于中国下方的一个地区，华北地壳位于一块深埋在地幔中的太平洋洋壳之上。太平洋构造板块的这个区域被认为是“停滞的”，因为它没有下沉过过渡带，而是似乎漂浮在地幔中。他们想更好地了解地幔内的过渡带发生了什么，以及停滞的板块如何影响环流。

　　传统上，地震学家研究利用地震波（波通过地球行程）由大产生的地幔的结构地震，峰表示。然而，这些地震并非在任何地方、每时每刻都在发生。为了解决这个限制，冯的团队使用现有的 200 多个地震仪阵列来记录环境地震噪声，或与特定地震无关的日常小振动。

　　冯告诉Live Science，地震波可以揭示“深部地幔循环的足迹”。这是因为地震波在不同密度和特性的材料中传播的方式不同。这些特性可以改变或被其他现象改变，例如大洋板块的下降。上升的地幔柱也会扰乱地球内部并导致不同的地震测量结果。

　　在这项新研究中，研究人员将这些仪器的地震计读数叠加起来，以了解地震波在上地幔和下地幔相遇的过渡带的地幔中的表现。（下地幔比上地幔更热、更深、压力更大。）

　　他们在地幔深处 410 英里（660 公里）处或上下地幔之间的过渡带底部发现了明显的不连续性或地震波速度的变化。根据这些波浪，他们得出结论，一些海洋板块在该区域的底部“聚集”并阻止了太平洋板块进一步下潜。该团队假设，当大洋板块在那个深度遇到密度更大的岩石时，它会停止下降到地幔中，而是在过渡地幔内横向扩散。然后卡住的板坯化学分离成不同的矿物成分。这种化学分离产生了地幔的“块状”区域，其结构复杂，与地幔物质的其余部分略有不同，地幔物质是软锰矿(一种由三部分橄榄岩和一部分玄武岩组成的岩石)。

　　“我们的发现提供了分离的海洋地壳被困在地幔过渡带的直接证据。”冯说。

　　冯说，这项新工作提供了对地幔环流的深入了解，包括停滞板块在过渡带内可能如何表现。他指出：“了解地幔异质性的性质可以提供对地幔循环过程以及最终地球演化的重要见解。”