一塊存在於地球上已知最早的恐龍出現時期的海底板塊，已在太平洋下方被發現。它似乎以一種半俯衝的狀態在那裡停留了超過 1.2 億年。
除了闡明地球深處的地質過程外，這塊位於地球表面以下約 410 至 660 公里處的寒冷而稠密的下沉岩石，可能解釋了地幔層中一個巨型地幔柱兩個部分之間神秘的間隙。
一篇關於此發現的新研究詳細發表在《科學進展》Science Advances上。“這項研究首次提供了當今的例子，說明來自上方的冷下沉流如何分裂深部地幔柱，”劍橋大學的全球地震學家桑妮·科塔爾說，她沒有參與這項發現。
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在我們星球的深處，兩個巨大的、大陸大小的熾熱物質團塊從地球炙熱的液態外核上升到充滿岩石的地幔層。科學家無法直接看到這些高度數百公里、寬度數千公里的巨型結構。相反，研究人員透過成像技術推斷它們的存在，這些技術依賴於地震波穿過它們的方式。在這些地幔柱內部，地震波會減速，從而導致這些地幔柱更專業的名字，即大地幔低速剪下省（LLSVPs）。更大且更廣為人知的 LLSVP，俗稱為非洲地幔柱，位於東非大裂谷之下，該裂谷從紅海延伸到莫三比克。在那裡，兩個構造板塊正在緩慢地分離，並可能最終分裂非洲大陸。
科塔爾說：“在東非裂谷帶，我們有一個當今的例子，說明源自這些深部地幔柱的大型熱上升地幔柱如何開始分裂大陸。”
這張示意圖顯示了該團隊成像的遠古俯衝“板塊”。這塊遠古海底板塊對被稱為地幔柱的大尺度結構產生了直接影響。
馬里蘭大學，王經川 (CC BY-NC-SA)
科學家們不確定這些 LLSVP 是如何形成的，由什麼組成，或者它們如何促成火山活動等表面事件。一些研究表明，它們是創造我們月球的碰撞的遺蹟。“普遍的觀點是，地幔柱很可能是由俯衝板塊推動的，”科塔爾說，他指的是已經下降到另一板塊下方或俯衝的海洋板塊邊緣。“兩個主要的地幔柱被俯衝板塊的‘墓地’包圍著。”
馬里蘭大學帕克分校的地質學家王經川和他的同事們有興趣研究位於南美洲海岸附近的太平洋納斯卡板塊下的地幔柱。過去的研究表明，那裡存在結構異常，似乎將地幔柱一分為二。在對地下深處傳播的地震波的新分析中，研究人員看到了寒冷而稠密的物質卡在那個間隙中的證據。
“對於低溫和高地震速度最簡潔的解釋是存在俯衝板塊，”王說。“但是這個區域沒有活躍的俯衝作用，並且成像的板塊已經從地表脫離。因此，我們相信我們正在觀察一塊遠古板塊。”
王的團隊描述了關於這塊遠古海底如何最終楔入太平洋地幔柱中部的兩種可能情景。其中一種情景是，大約在 2.5 億年前，一塊斷裂的海底邊緣開始落在納斯卡板塊的前身和後來成為南美洲的岡瓦納超大陸的一部分之間。那塊破碎的板塊部分，在早中生代期間充當海底，會沉降到這兩個板塊下方，這兩個板塊的邊界現在形成了世界上擴張速度最快的洋中脊，稱為東太平洋海隆。王說，另一種可能是，下降的板塊可能在納斯卡板塊的前身下方俯衝，這是一場遠古的構造重組。
無論它是如何到達那裡的，那塊海底的一部分都在以每年約 0.5 到 1 釐米的速度非常緩慢地向下蠕動——幾乎是類似物體如果位於地幔中該區域下方時的下沉速度的一半。王說，板塊的厚度和地幔該區域的粘度（或粘稠度）可以解釋緩慢的下沉速度。
王說：“我們的發現有助於將過去 2.5 億年的板塊構造歷史與當今的地幔結構聯絡起來，從而為了解地球複雜的過去提供線索，特別是地下發生了什麼，而地下通常在地表上沒有留下可辨別的地質指紋。”