地质学家捕捉到地核边缘的神秘“流动”信号

最新一项全球地震学研究显示，在地球最深处、紧贴地核的最低层地幔中，存在大范围、此前难以直接观测的变形带，为理解地球内部物质在核幔边界附近如何流动提供了新的线索。 这项成果发表在地震学期刊 The Seismic Record 上，分析覆盖了距离地表约2900公里（约1800英里）的低层地幔区域，涉及其约75%的范围。

地球内部的地幔并非静止不动，而是被来自深部的热量驱动，形成缓慢而巨大的对流，推动地表板块在行星表面漂移。 这些对流不仅带动构造板块运动，也会在深部“拉伸”“扭曲”并重塑地幔本身，但过去科学家难以在全球尺度上直接描绘这种深部变形的空间分布。

新研究由乔纳森·沃尔夫（Jonathan Wolf）及其团队主导，利用来自全球24个数据中心的超过1600万条地震记录，构建了一幅迄今最为详尽的低层地幔各向异性全球图像。 研究重点关注穿过地幔、进入地核再返回地幔的剪切波，这类地震波在不同方向传播的速度差异可以反映所经过物质的内部结构与组成，从而揭示深部岩石是否处于定向变形状态。

科学家将这种方向依赖性的传播现象称为“地震各向异性”，它被视为判断地幔是否正在发生变形的重要物理信号。 通过对这些信号的系统分析，研究团队得以在数百公里尺度上描绘低层地幔的变形分布，从而更好地推断物质在该深度的流动路径和模式。

结果显示，在被分析的低层地幔区域中，大约三分之二存在明显的各向异性信号，而这些信号大多集中在被认为是“俯冲板块墓地”的区域——也就是长期以来不断下沉的板块在深部堆积的地方。 研究者指出，这种空间对应关系与此前地球动力学模拟的预测一致，但这一次是在前所未有的全球尺度上，利用超大规模观测数据给出了直接的地震学证据。

这些深埋的俯冲板块为何会呈现各向异性，目前仍存在多种可能解释。 一种观点认为，部分板块可能保留了其在接近地表时形成的“化石各向异性”；但更被看好的一种解释是，当板块一路下沉直至接近核幔边界时，将经历更为剧烈的变形，并同时挤压、扰动周围的低层地幔物质，从而在更大范围内重塑岩石内部的晶体排布。

在这一深度，极端的高温高压还可能改变板块及周围物质中矿物的结构，使其形成新的各向异性“织构”，进一步增强地震波传播方向上的差异性。 研究团队强调，缺乏明显各向异性信号的区域并不意味着完全没有变形，而更可能是现有观测和分析方法尚不足以分辨这些较弱或更复杂的信号。

沃尔夫表示，本次汇集的地震数据本身仍是一座有待深入挖掘的“宝库”，未来有望支持更多关于地球深部构造和动力学过程的研究。 他设想，随着数据与方法的进一步积累，科学界终有机会在全球范围内更清晰地描绘低层地幔的整体流动方向，并在不同横向尺度上整合各向异性信息，从多个角度“照亮”地球内部这一隐秘区域。

论文题为《广泛分布的地幔底部变形与俯冲板块相关》（Widespread Deformation at the Base of the Mantle Linked to Subducted Slabs），作者包括乔纳森·沃尔夫、芭芭拉·罗曼诺维茨、埃德·加内罗、朱维强和约翰·D·韦斯特，发表于2026年4月1日。 研究由美国地震学会（Seismological Society of America）发布，进一步凸显了深部地球物理在理解板块构造演化和行星长期热历史中的关键作用。