马里兰大学的科学家们发现了恐龙时代沉入地球深处的古代海底的证据，挑战了关于地球内部结构的现有理论。这片以前未被研究过的海底区域位于东太平洋隆起(东南太平洋底部的构造板块边界)，为我们了解地球的内部运作以及数百万年来地球表面的变化提供了新的视角。该团队的研究结果发表在2024年9月27日的《科学进展》杂志上。
在地质学博士后研究员王景川的带领下，该团队利用创新的地震成像技术深入探测了地壳和地核之间的地幔。他们在地幔过渡区发现了一块异常厚的区域，该区域位于地球表面以下约410至660公里之间。该区域将上部和下部地幔分开，根据温度膨胀或收缩。研究小组认为，新发现的海底也可以解释太平洋大低剪切速度省(LLSVP)的异常结构，因为LLSVP似乎被板块分裂了。LLSVP是地球下地幔的一个巨大区域。
王说:“这个增厚的区域就像一块大约2.5亿年前俯冲到地球上的古代海底的化石指纹。”“它让我们得以一窥地球的过去，这是我们从未有过的。”
当一个构造板块滑到另一个板块下面时，就会发生俯冲，将地表物质重新循环到地幔中。这个过程通常会留下可见的运动证据，包括火山、地震和深海海沟。地质学家通常通过检查在地球表面发现的岩石样本和沉积物来研究俯冲作用，而王与地质学教授韦德兰·莱克奇和副教授尼古拉斯·施默合作，利用地震波探测海底。通过研究地震波如何穿过地球的不同层，科学家们能够绘制出隐藏在地幔深处的结构的详细地图。
“你可以把地震成像想象成类似于CT扫描的东西。它基本上可以让我们对地球内部有一个横断面的看法，”王说。“通常情况下，海洋板块的物质会被地球完全消耗掉，在表面上不会留下任何可辨别的痕迹。但从这个角度来看古代俯冲板块，让我们对非常深的地球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。”
研究小组的发现令他们吃惊——物质穿过地球内部的速度比之前认为的要慢得多。王认为，研究小组发现的这块区域的不同寻常的厚度表明，在地幔过渡带的这一部分存在较冷的物质，这暗示着一些海洋板块在下沉穿过地幔时被卡在了中间。
王解释说:“我们发现，在这个地区，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起到屏障的作用，减缓物质在地球上的运动。”“我们的发现提出了新的问题，即地球深处是如何影响我们在遥远的距离和时间尺度上在地表上看到的东西的。”
展望未来，研究小组计划将他们的研究扩展到太平洋的其他地区甚至更远的地方。王希望绘制出一幅更全面的古俯冲和上升流(当俯冲物质升温并再次上升到地表时发生的地质过程)带的地图，以及它们对地球深部和地表结构的影响。利用从这项研究中获得的地震数据，王和其他科学家正在改进他们的构造板块在整个地球历史上是如何移动的模型。
“这只是开始，”王说。“我们相信，在地球的深处，还有更多的古老结构等待着我们去发现。每一个都有可能揭示许多关于地球复杂过去的新见解，甚至可以更好地了解地球以外的其他行星。”
这篇题为《中生代海内俯冲塑造了东太平洋隆起下地幔》的论文发表在2024年9月27日的《科学进展》杂志上。
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希望本篇文章《地质学家揭示太平洋神秘俯冲带，重塑地球内部认知》能对你有所帮助！
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