地質學家捕捉到地核邊緣的神秘“流動”信號

最新一項全球地震學研究顯示，在地球最深處、緊貼地核的最低層地幔中，存在大范圍、此前難以直接觀測的變形帶，為理解地球內部物質在核幔邊界附近如何流動提供了新的線索。 這項成果發表在地震學期刊 The Seismic Record 上，分析覆蓋了距離地表約2900公里（約1800英里）的低層地幔區域，涉及其約75%的范圍。

地球內部的地幔并非靜止不動，而是被來自深部的熱量驅動，形成緩慢而巨大的對流，推動地表板塊在行星表面漂移。 這些對流不僅帶動構造板塊運動，也會在深部“拉伸”“扭曲”并重塑地幔本身，但過去科學家難以在全球尺度上直接描繪這種深部變形的空間分布。

新研究由喬納森·沃爾夫（Jonathan Wolf）及其團隊主導，利用來自全球24個數據中心的超過1600萬條地震記錄，構建了一幅迄今最為詳盡的低層地幔各向異性全球圖像。 研究重點關注穿過地幔、進入地核再返回地幔的剪切波，這類地震波在不同方向傳播的速度差異可以反映所經過物質的內部結構與組成，從而揭示深部巖石是否處于定向變形狀態。

科學家將這種方向依賴性的傳播現象稱為“地震各向異性”，它被視為判斷地幔是否正在發生變形的重要物理信號。 通過對這些信號的系統分析，研究團隊得以在數百公里尺度上描繪低層地幔的變形分布，從而更好地推斷物質在該深度的流動路徑和模式。

結果顯示，在被分析的低層地幔區域中，大約三分之二存在明顯的各向異性信號，而這些信號大多集中在被認為是“俯沖板塊墓地”的區域——也就是長期以來不斷下沉的板塊在深部堆積的地方。 研究者指出，這種空間對應關系與此前地球動力學模擬的預測一致，但這一次是在前所未有的全球尺度上，利用超大規模觀測數據給出了直接的地震學證據。

這些深埋的俯沖板塊為何會呈現各向異性，目前仍存在多種可能解釋。 一種觀點認為，部分板塊可能保留了其在接近地表時形成的“化石各向異性”；但更被看好的一種解釋是，當板塊一路下沉直至接近核幔邊界時，將經歷更為劇烈的變形，并同時擠壓、擾動周圍的低層地幔物質，從而在更大范圍內重塑巖石內部的晶體排布。

在這一深度，極端的高溫高壓還可能改變板塊及周圍物質中礦物的結構，使其形成新的各向異性“織構”，進一步增強地震波傳播方向上的差異性。 研究團隊強調，缺乏明顯各向異性信號的區域并不意味著完全沒有變形，而更可能是現有觀測和分析方法尚不足以分辨這些較弱或更復雜的信號。

沃爾夫表示，本次匯集的地震數據本身仍是一座有待深入挖掘的“寶庫”，未來有望支持更多關于地球深部構造和動力學過程的研究。 他設想，隨著數據與方法的進一步積累，科學界終有機會在全球范圍內更清晰地描繪低層地幔的整體流動方向，并在不同橫向尺度上整合各向異性信息，從多個角度“照亮”地球內部這一隱秘區域。

論文題為《廣泛分布的地幔底部變形與俯沖板塊相關》（Widespread Deformation at the Base of the Mantle Linked to Subducted Slabs），作者包括喬納森·沃爾夫、芭芭拉·羅曼諾維茨、埃德·加內羅、朱維強和約翰·D·韋斯特，發表于2026年4月1日。 研究由美國地震學會（Seismological Society of America）發布，進一步凸顯了深部地球物理在理解板塊構造演化和行星長期熱歷史中的關鍵作用。