一块存在于地球上已知最早的恐龙出现时期的海底板块，已在太平洋下方被发现。它似乎以一种半俯冲的状态在那里停留了超过 1.2 亿年。
除了阐明地球深处的地质过程外，这块位于地球表面以下约 410 至 660 公里处的寒冷而稠密的下沉岩石，可能解释了地幔层中一个巨型地幔柱两个部分之间神秘的间隙。
一篇关于此发现的新研究详细发表在《科学进展》Science Advances上。“这项研究首次提供了当今的例子，说明来自上方的冷下沉流如何分裂深部地幔柱，”剑桥大学的全球地震学家桑妮·科塔尔说，她没有参与这项发现。
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在我们星球的深处，两个巨大的、大陆大小的炽热物质团块从地球炙热的液态外核上升到充满岩石的地幔层。科学家无法直接看到这些高度数百公里、宽度数千公里的巨型结构。相反，研究人员通过成像技术推断它们的存在，这些技术依赖于地震波穿过它们的方式。在这些地幔柱内部，地震波会减速，从而导致这些地幔柱更专业的名字，即大地幔低速剪切省（LLSVPs）。更大且更广为人知的 LLSVP，俗称为非洲地幔柱，位于东非大裂谷之下，该裂谷从红海延伸到莫桑比克。在那里，两个构造板块正在缓慢地分离，并可能最终分裂非洲大陆。
科塔尔说：“在东非裂谷带，我们有一个当今的例子，说明源自这些深部地幔柱的大型热上升地幔柱如何开始分裂大陆。”
这张示意图显示了该团队成像的远古俯冲“板块”。这块远古海底板块对被称为地幔柱的大尺度结构产生了直接影响。
马里兰大学，王经川 (CC BY-NC-SA)
科学家们不确定这些 LLSVP 是如何形成的，由什么组成，或者它们如何促成火山活动等表面事件。一些研究表明，它们是创造我们月球的碰撞的遗迹。“普遍的观点是，地幔柱很可能是由俯冲板块推动的，”科塔尔说，他指的是已经下降到另一板块下方或俯冲的海洋板块边缘。“两个主要的地幔柱被俯冲板块的‘墓地’包围着。”
马里兰大学帕克分校的地质学家王经川和他的同事们有兴趣研究位于南美洲海岸附近的太平洋纳斯卡板块下的地幔柱。过去的研究表明，那里存在结构异常，似乎将地幔柱一分为二。在对地下深处传播的地震波的新分析中，研究人员看到了寒冷而稠密的物质卡在那个间隙中的证据。
“对于低温和高地震速度最简洁的解释是存在俯冲板块，”王说。“但是这个区域没有活跃的俯冲作用，并且成像的板块已经从地表脱离。因此，我们相信我们正在观察一块远古板块。”
王的团队描述了关于这块远古海底如何最终楔入太平洋地幔柱中部的两种可能情景。其中一种情景是，大约在 2.5 亿年前，一块断裂的海底边缘开始落在纳斯卡板块的前身和后来成为南美洲的冈瓦纳超大陆的一部分之间。那块破碎的板块部分，在早中生代期间充当海底，会沉降到这两个板块下方，这两个板块的边界现在形成了世界上扩张速度最快的洋中脊，称为东太平洋海隆。王说，另一种可能是，下降的板块可能在纳斯卡板块的前身下方俯冲，这是一场远古的构造重组。
无论它是如何到达那里的，那块海底的一部分都在以每年约 0.5 到 1 厘米的速度非常缓慢地向下蠕动——几乎是类似物体如果位于地幔中该区域下方时的下沉速度的一半。王说，板块的厚度和地幔该区域的粘度（或粘稠度）可以解释缓慢的下沉速度。
王说：“我们的发现有助于将过去 2.5 亿年的板块构造历史与当今的地幔结构联系起来，从而为了解地球复杂的过去提供线索，特别是地下发生了什么，而地下通常在地表上没有留下可辨别的地质指纹。”