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(nèi)部物質(zhì)在核幔邊界附近如何流動提供了新的線索。 這項成果發(fā)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(qū)域，涉及其約75%的范圍。

地球內(nèi)部的地幔并非靜止不動，而是被來自深部的熱量驅(qū)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(gòu)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(shù)據(jù)中心的超過1600萬條地震記錄，構(gòu)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(guān)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(jīng)過物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與組成，從而揭示深部巖石是否處于定向變形狀態(tài)。

科學家將這種方向依賴性的傳播現(xiàn)象稱為“地震各向異性”，它被視為判斷地幔是否正在發(fā)生變形的重要物理信號。 通過對這些信號的系統(tǒng)分析，研究團隊得以在數(shù)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(zhì)在該深度的流動路徑和模式。

結(jié)果顯示，在被分析的低層地幔區(qū)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(qū)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(guān)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(guī)模觀測數(shù)據(jù)給出了直接的地震學證據(jù)。

這些深埋的俯沖板塊為何會呈現(xiàn)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(jīng)歷更為劇烈的變形，并同時擠壓、擾動周圍的低層地幔物質(zhì)，從而在更大范圍內(nèi)重塑巖石內(nèi)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(zhì)中礦物的結(jié)構(gòu)，使其形成新的各向異性“織構(gòu)”，進一步增強地震波傳播方向上的差異性。 研究團隊強調(diào)，缺乏明顯各向異性信號的區(qū)域并不意味著完全沒有變形，而更可能是現(xiàn)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(shù)據(jù)本身仍是一座有待深入挖掘的“寶庫”，未來有望支持更多關(guān)于地球深部構(gòu)造和動力學過程的研究。 他設想，隨著數(shù)據(jù)與方法的進一步積累，科學界終有機會在全球范圍內(nèi)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(nèi)部這一隱秘區(qū)域。

論文題為《廣泛分布的地幔底部變形與俯沖板塊相關(guān)》（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(nèi)羅、朱維強和約翰·D·韋斯特，發(fā)表于2026年4月1日。 研究由美國地震學會（Seismological Society of America）發(fā)布，進一步凸顯了深部地球物理在理解板塊構(gòu)造演化和行星長期熱歷史中的關(guān)鍵作用。