峰哥博客
嵌在地球深处的巨大团块可能影响岛链的结构甚至引发大灭绝事件。
非洲和太平洋下面有两个巨大的超热区域。
几十年前，科学家首先利用地震的回波来绘制地球深处的内部地图。他们不仅找到了您可能还记得的小学教科书中的洋葱层-地核和地幔被破裂的地壳覆盖。与此同时，他们看到了两个异常巨大的模糊轮廓，在地狱深处的未知物体。
多年来，更加精准的地图始终显示相同的团块特征。一个在非洲下面；另一个在太平洋下面。他们潜伏在地核的铁水与岩石地幔交界的地方，像黑暗世界的巨型大陆一样漂浮。它们的最高处可能超过珠穆朗玛峰的高度的100倍。如果您以某种方式将它们浮出地面，它们包含的物质足以覆盖大约100公里深的整个地球表面。
“这就像我们在天上发现一个物体，然后问，'那是月亮吗？' 人们回回答不。'是太阳吗？' 不，这是什么？我们不知道！马里兰大学地震学家韦德兰·莱基奇（Vedran Leki?）说：“无论它是什么，它都与地球的演化紧密相关。”
这些巨大的、可能引发地震的东西的第一个神秘之处在于，它们是否由与地幔其余部分不同的物质构成。第二个：在我们的地表世界中，这些深层的东西这些如何影响地球表面？
两种情况都没有解决。但是近年来，许多地球科学家已经开始证明这些模糊的形状是成堆的致密、炽热的岩石，可追溯到地球的形成时期。过去一年的多项研究认为，它们可能是造成夏威夷这样的火山热点地区长期活跃的原因。
亚利桑那州立大学地震学家埃德·加纳罗（Ed Garnero）说：“这些是地球上最大的东西。直到最近我才开始思考，'哇，这可能是非常严重的问题。'”
核心问题
如果全能的科学插画家将地球砍成两半，他们首先需要切穿我们赖以生存的地壳，它是破碎并不断变化的构造板块。然后会穿过岩石地幔。在距离地球中心大约一半的位置处，在2900公里处，就来到了地幔边界。
为了绘制那部分地图，地震学家使用了地震释放的波。当波向外发出时，它们会根据穿过的材料而改变速度。这导致它们在不同的时间到达不同的监视站。1984年，哈佛大学的研究员亚当·齐文斯基（Adam Dziewonski）首先将来自许多不同地震的数据整合到一张全球地图中。图中立刻出现了两个团块，它们像莱娅公主两侧的辫子一样，附着在地核的两边。
在这些地区，地震波似乎在减慢，这表明团块比周围的地幔还要热。我们怎么知道呢？加热后岩石会膨胀。加纳罗说，这导致波浪在温暖的区域缓慢传播，就像缓慢的振动通过松散的吉他弦一样。
缓慢的波赋予了这些功能其正式名称：大型低剪切速度区或LLSVPs-这是一个低调缩写。剑桥大学的地震学家桑妮·科塔尔（Sanne Cottaar）说：“我们也应对此负责，这个名字起的极具误导性。”
最初，考虑这些团块的地球科学家认为，这只是一个温暖的团块。直到现在还是。
这种学派认为，团块大多只是热特征。随着时间的流逝，地幔像一锅不太沸腾的粥一样。热量从地幔接触核心的底部散发出来，这种热量导致地幔中的岩石散发成羽毛状-成为地幔热柱（mantle plume）。在地震学家绘制团块的地方，他们可能只是看到世界上最大的地幔热柱的模糊基础区域。
在这种情况下，团块大部分由与地幔其余部分相同的物质组成。它们的位置是由地壳板块构造从上方决定的，而不是由这些区域固有的和怪异的东西决定的。当地壳中的一块构造板块在俯冲过程中被推到另一块之下时，它就会下沉。这会将较冷的岩石送入地幔。
伦敦帝国理工学院的萨斯基亚·戈斯（Saskia Goes）表示，在过去的几亿年中，整个团块区域都没有俯冲下来的板块。“正是由于缺少冷物质，这些物质才变得相对热。”
同时，反对阵营毫不怀疑地幔热柱从热的团块区域升起。他们只是争辩说，团块本身就是特殊的。
自2000年代中期以来，几个地震学家小组研究了仅掠过这些地区边缘的地震信号。这些信号显示出复杂的模式，表明波正在掠过相对较脆的边界。这表明团块的边缘标志着材料之间的过渡，而不仅仅是温度。
按照这种观点，团块是所谓的热化学堆，是具有独特化学成分的密集岩石块。由于它们与核心的长时间接触，它们比其余的地幔更热，导致地幔热柱萌芽。
假设这些团块是不同的，它们可能是旧的-婴儿地球时期幸存的残余物。一个主要的想法是，它们在地球诞生后不久后形成岩浆海洋式的地幔时形成的。巴黎高等师范学校的尼古拉斯·科尔蒂斯（Nicolas Coltice）说，岩石开始冷却并结晶，但铁在岩浆海洋中保持熔化。然后，当最后的岩浆残渣结晶时，它们致密并富含铁，以至沉入地幔底部，形成团块。
在那儿，它们可能躲过了早期地球上最大的灾难：一种假想的撞击，地球与火星大小的天体忒伊亚（Theia）相撞，最终诞生了月球。或者，根据加纳罗推测，密密麻麻的不同堆甚至可能是忒伊亚本身的碎片，永远埋没在地球深处。
仅从热的观点来看，板块构造是世界的真正推动者和颠覆者，它决定了上升发生的位置。但是热化学堆阵营认为，热的、沉重的、稳定的团块会与地表构造系统进行更多的对话。下沉的冷的板块会推动有弹性的团块；反过来，来自温暖团块的热量会将板块向回推。
热点拼图
为了测试这些团块对地球物理板块的影响程度，科学家们将目光投向了夏威夷。在过去的一年中，研究人员援引这些团块来解决那里两个长期存在的难题。
首先考虑一下夏威夷-帝王岛链（Hawaiian–Emperor seamount chain），一片岛屿和水下山脉。这条链条始于仍在增长的夏威夷大岛，全长6200公里，在俄罗斯附近结束。长期以来，地质学家一直将链条解释为一个热点：随着太平洋板块在固定的地幔热柱上滑动，地幔热柱从下方推动了新的火山岛。
唯一的麻烦是弯曲。链条中间的点是60度的转折。地球物理学家认为，这种弯曲来自板块运动的长期变化。
夏威夷-帝王岛链是一系列岛屿和海山，从俄罗斯的堪察加半岛一直延伸到夏威夷岛。去年，研究人员认为，链条中的60度转折是由太平洋团块的影响引起的。US国家地球物理数据中心/ USGS
但是，为了实际拟合所有数据，一个团队在今年7月争辩说，地幔热柱也必须移动。为此，他们将责任推给了团块。
新论文的合著者罗切斯特大学的约翰·塔杜诺（John Tarduno）说，以前的研究表明，夏威夷的地幔热柱可能已经从太平洋团块的边缘萌发了。但是地幔中的流动会使团块变形，并向其拉动地幔热柱。最终，地幔热柱会停在团块边缘附近。
夏威夷与太平洋地区之间的联系可能反过来又解决了另一个更为广泛的难题。
地球化学家们长期以来一直试图解释为什么来自夏威夷、萨摩亚、加拉帕戈斯群岛和冰岛等其他热点地区的熔岩具有独特的化学特征。例如，来自这些热点的熔岩含有相对较高浓度的氦3 - 一种原始的遗物，它早于太阳系的起源。科学家已经发现，在类似的古老氖气同位素以及在钨和氙气同位素中发现了类似的模式，两者都是由地球诞生后不久其他元素的放射性衰变形成的。
7月，由加利福尼亚大学戴维斯分校的地球化学家柯蒂斯·威廉姆斯（Curtis Williams）领导的一个小组发表了模拟结果，该模拟结果通过流动的地幔向下追踪了热点下的地幔热柱。他们发现这些地幔热柱一直到达团块，并带来独特的化学作用。威廉姆斯说：“不管地幔热柱来自地幔的哪个部分，它确实很老。”
加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的地球化学家罗伯塔·鲁德尼克（Roberta Rudnick）说，这些发现证实了团块必须由“古老的材料”制成。“这真是令人兴奋的时刻。”
随着地幔热柱和涡流在团块周围旋转，它们有时会捕获少量团块物质，从而解释了熔岩的奇异之处。但是较大的碎片有时也可能折断，这可能与另一种可疑模式有关。
根据奥斯陆大学的特隆德·托尔斯维克（Trond Torsvik）领导的研究，这些团块似乎也与大约二十个被称为火成岩区的地表区域有关，在这些地方，地球过去多次在表面上渗出数百万立方公里的熔岩。就像是通过开放的伤口。这些事件中的许多都与大规模灭绝有关，例如过去5亿年来最大的生命灭绝事件。
如果这种相关性不是巧合，那么莱基奇推测这些事件甚至可能是由于部分团块物质冲破地壳结构造成的。如果浮在水面，它们的热量足够融化岩石，从而引起巨大的持续喷发。这种火山作用可能会改变气候，甚至导致大规模灭绝。如果得到证实，这将是最终定时炸弹，即自世界诞生以来埋藏的地下结构引发的世界末日大灭绝。
加内罗说，近距离观察时，地下深处可能比看起来要大得多，只有两个团块，就像我们的世界地图上既有大洲，也有较小的岛屿和半岛一样。较小的团块热物质可能会脱离主体，转移到其他地方，比如黄石国家公园，那里的地质特征与夏威夷的热点更接近。
团块出现已经经过了一整代人，地球科学家仍然坚持完善其测量结果以及数据含义的模型。“人类历史悠久，实际上仰望星辰的时间很短，”科塔尔说。“低头实际上也是相当具有挑战性的。”
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作者:
F_Robot，
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原文地址《
嵌在地球深处的冥界大陆，可能影响岛链的结构甚至引发大灭绝事件》发布于2020-1-27
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