斯坦福大學新繪：地心459次震動終曝光，內部結構遠超想象

一份新的全球地圖揭示了地球地幔深處的罕見地震，為窺探塑造我們星球的隱秘動力提供了意想不到的窗口。

斯坦福大學的科學家們繪制出了首份關于一種異常地震的綜合全球地圖，這種地震并非始于地殼，而是源自地球地幔深處。地幔位于地球薄薄的外地殼與熔融的核心之間。通過標繪這些罕見事件的發生地點，研究人員現在擁有了一種新工具，可以更好地理解地幔地震的運作機制，以及它們可能揭示的關于所有地震背后驅動力的信息。

根據發表在《科學》雜志上的一項研究，大陸地幔地震在世界各地均有發生，但集中在特定區域。研究這些深層事件可以提供關于地殼與地幔邊界，以及上地幔行為的寶貴信息——上地幔是火山巖漿的來源，也是部分驅動構造板塊運動的力量。

由于這些地震的震源距離地表如此之遠，大陸地幔地震很少產生明顯的震感，也不會對人類構成直接危險。即便如此，理解它們發生的方式和原因可以推動地球科學多個領域的發展。這些知識最終可能會提高科學家對與更常見的淺層地震相關風險的理解。

地球的地殼相對冷卻且易碎，而其下方的地幔則較溫暖，由致密的半固態巖石組成。地幔厚度約為1800英里，構成了地球內部的大部分。地殼與地幔之間的分界線被稱為莫霍洛維奇不連續面，通常簡稱為“莫霍面”。

長期以來，科學家們一直質疑，表現得更像緩慢流動的固體而非剛性巖石的地幔，是否能產生顯著的地震。大多數大陸地震始于約6至18英里的深度，這使其位置完全處于莫霍面之上的地殼內。一個主要的例外發生在俯沖帶，在那里，較重的海洋板塊下沉到較輕的大陸板塊之下，可能引發深達數百英里的地震。

在某些情況下，地震儀器在遠離俯沖帶的大陸區域下方檢測到了更深層的地震起源。這些疑似位于莫霍面之下的震源深度可達莫霍面以下50英里，這引發了關于地震如何在地幔內部發生的重要問題。

在過去十年中，越來越多的證據說服了大多數科學家，確實有少量地震始于地幔。這些事件似乎遠不如地殼地震常見，其發生頻率可能僅為后者的百分之一左右。即便如此，由于數據有限且不完整，要確認某次特定地震源自地幔一直很困難。

為了應對這一挑戰，王世奇和克倫佩雷爾創造了一種比較兩種不同類型地震波的技術。地震和其他擾動發出的這些振動穿過地球，使地球像被敲擊的鐘一樣產生共鳴。

一種被稱為Sn波，或“蓋”波。這是沿著地幔頂部（一個被稱為“蓋”的區域）移動的剪切波。第二種被稱為Lg波，由在地殼中高效傳播的高頻振動組成。通過測量這兩種波型的相對強度，研究人員可以確定地震是始于地殼還是更深的地幔。

“我們的方法是一個徹底的規則改變者，因為現在你可以完全基于地震波形來識別地幔地震，”王世奇說。

該團隊分析了全球地震監測站的記錄，并納入了地殼厚度等額外細節。從超過46000次記錄在案的地震開始，他們將名單縮小到自1990年以來發生的459次大陸地幔地震。

研究人員警告說，這一總數可能低估了真實數量。擴大地震網絡，特別是在像喜馬拉雅山脈以北的青藏高原這樣的偏遠地區，可能會揭示更多的地幔事件。克倫佩雷爾將其職業生涯的大部分時間都致力于研究這一隔離區域的地震活動。那里大陸地幔地震的早期跡象后來激發了王世奇更深入地探索這一現象。

現在，配備了不斷增長的已確認地幔地震目錄和可靠的識別方法，王世奇和克倫佩雷爾計劃調查這些異常地震是如何開始的。有些似乎是由地殼地震向外傳播的地震波引發的余震。其他的可能源于地幔內部的熱驅動對流，因為地幔在循環和回收俯沖的地球地殼板塊。

隨著研究的繼續，斯坦福團隊期望對地表之下深處展開的過程獲得更深入的見解，并對地球內部的運作方式形成更清晰的理解。

“大陸地幔地震可能是地殼和上地幔內在相互關聯的地震周期的一部分，”王世奇說。“我們希望了解我們世界的這些層級是如何作為一個整體系統運作的。”