地质学之谜：非洲大陆和太平洋底下的巨大热结构从何而来

虽然地球也是分层的，但和洋葱不一样，地球内部并不是厚薄均匀的叠层。在其厚厚的中间层深处有两团巨大的热化学物质。

直到今天，科学家们仍然不知道这两个巨大的结构源自哪里，或者为什么它们有如此不同的深度，但是一组新的地球动力学模型已经为后一个谜团找到了可能的答案。

这些隐蔽的热库位于地球的相对两侧，从地震波的深度传播来看，非洲大陆下的比太平洋下的高一倍多。

在进行了数百次模拟后，这项新研究的作者认为，非洲大陆下的热库比太平洋对应物的密度低、稳定性差，这就是它高得多的原因。

“我们的计算发现，初始体积不会影响它们的高度，”亚利桑那州立大学的地质学家钱元(音)解释说。“热斑的高度主要由它们的密度和周围地幔的粘度控制。”

地球内部的主要层之一是被称为地幔的炎热且略带粘性的固态物质。那是位于我们星球的核心和地壳之间的一层硅酸盐岩石。虽然地幔大部分是固体，但它在较长时间尺度上的表现有点像焦油。

随着时间的推移，炽热的岩浆岩柱逐渐从地幔中升起——这一行为或许造成了行星表面的火山活动。

因此，了解地幔中发生的事情是地质学的重要工作。

太平洋和非洲的热斑在1980年代首次被发现。在科学术语中，这些“超级流”被称为巨大低剪切波速度区(LLSVPs)。

与太平洋 LLSVP 相比，目前的研究发现非洲 LLSVP 向上延伸约了1000 公里，与理论模型相符。

这种巨大的高度差异表明两处LLSVPs具有不同的成分。然而，尚不清楚这一差异带来的影响。

例如，也许非洲LLSVPs不太稳定的性质可以解释为什么在非洲大陆的某些地区存在如此强烈的火山活动。它还可能影响漂浮在地幔上的构造板块的运动。

其他地震模型发现，非洲LLSVP 在外核上方延伸高达 1500 公里，而太平洋 LLSVP 最高800 公里。

在试图模拟地球内部的实验室实验中，非洲和太平洋的地幔柱似乎都在地幔中上下摆动。

当前研究的作者说，这支持了他们的解释，即非洲 LLSVP 可能不稳定，太平洋 LLSVP 也可能如此，尽管他们的模型没有显示这一点。

太平洋和非洲 LLSVP 的不同组成也可以通过它们的起源来解释。但科学家们仍然不知道它们起源于哪里，但有两种主要理论。

一是由俯冲的构造板块构成的，这些板块滑入地幔，过热并逐渐向下坠落，形成了巨大低剪切波速度区(LLSVPs)。

另一种理论是，那是地球与原行星Thea之间古老碰撞的残余物，Thea和地球的碰撞制造了月球。

这些理论也不是相互排斥的。例如，也许Thea对一个LLSVPs的贡献更大；这可能是它们今天看起来如此不同的部分原因。

“我们对地震结果的分析和地球动力学模型的结合为地球内部深处最大结构的性质及其与周围地幔的相互作用提供了新的见解，这项工作对科学家们试图了解深部地幔结构的现状和演化，以及地幔对流的性质具有深远的影响。”

该研究发表在《自然地球科学》上。

https://www.sciencealert.com/two-weird-blobs-deep-inside-earth-are-surprisingly-different

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