科学家发现海洋下的大陆正在慢慢剥落
最下层大陆地幔（大陆的结晶根）的一部分。这代表了研究提出的物质被移除并侧向扫入洋幔。图片来源：uux.cn南安普顿大学 Tom Gernon 教授
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：在世界海洋波光粼粼的表面之下，正在发生一些非凡的事情——一个古老而看不见的过程，它慢慢地重塑了地球。几十年来，地质学家们一直对一个奇怪的观察感到困惑：浩瀚海洋中央的火山岛有时含有看起来明显是大陆性的化学指纹。这些岛屿与任何陆地隔绝，带有本应被锁在数千公里外大陆深处的物质痕迹。
现在，科学家们相信他们已经找到了答案。南安普顿大学研究人员领导的一项开创性研究发表在《自然地球科学》上，表明大陆并不像看起来那么稳定或孤立。事实上，它们正在从下面慢慢剥落。数百万年来，大陆地壳的碎片被剥离并拖入海洋之下——在那里它们为地球上一些最意想不到的地方的火山活动提供了燃料。
这一发现不仅解释了地质学中经久不衰的奥秘之一，还改变了我们对地球如何不断自我循环的理解。
隐藏在海洋岩石中的古代线索
为了理解这一发现的重要性，我们必须前往印度洋东北部的圣诞岛等地——一个远离任何构造边界的孤立火山前哨站。科学家们在那里研究岩石，发现岩浆中含有“富集”元素，例如锶和铅同位素，这些元素通常存在于大陆地壳中。
多年来，流行的理论指出了两种可能的解释。第一个是俯冲，即海洋板块潜入大陆板块下方，将沉积物拖入地幔深处，并将其回收成岩浆的过程。第二个是地幔柱的存在，地幔柱是从地球深处升起的巨大热岩石上升流，形成了夏威夷或冰岛等火山热点。
但这些解释都不符合证据。一些火山区，如印度洋的火山区，没有显示出附近俯冲带的迹象。其他的似乎太浅或太冷，无法由地幔柱提供动力。问题仍然存在：大陆物质如何最终进入海洋火山下方？
南安普顿大学地球科学教授、这项新研究的主要作者托马斯·格农 （Thomas Gernon） 表示，“几十年来，我们就知道海洋下方的部分地幔看起来受到了奇怪的污染，就好像古代大陆的碎片以某种方式最终进入了那里。但我们无法充分解释所有这些大陆材料是如何到达那里的。
大陆的缓慢剥离
研究人员现在提出了一个惊人的新答案——一个改变我们对大陆生与死的看法的答案。
当大陆分裂时，它们不仅会沿着断层线和裂谷在地表分裂。它们也开始从下面剥落，这个过程在我们脚下深处悄无声息地展开。该团队使用复杂的计算机模拟，模拟了地球岩石圈（由地壳和上地幔组成的刚性外壳）在构造应力下的行为。
当大陆伸展并开始裂谷时，它不会像干树枝一样简单地折断。相反，在内部深处，一种缓慢的、波浪状的运动开始沿着大陆底部移动。研究人员称之为“地幔波”，以惊人的慢速度在大陆板块下方滚动——大约是爬行蜗牛速度的百万分之一。在数百万年的时间里，这股波逐渐侵蚀大陆底部，剥离大陆物质的碎片，并将它们侧向扫入海洋地幔。
这些碎片可以移动超过一千公里的距离，然后沉降在海底深处。在那里，它们成为地幔缓慢对流搅动的一部分——最终融化并再次上升为富集岩浆，为海洋盆地的火山喷发提供数千万年的动力。
这意味着海洋火山的化学“污染”不是由回收海底沉积物或从地核向上延伸的地幔柱引起的。相反，它来自大陆本身——被悄悄撕裂并埋在海底的古老土地。
永不停止运动的活地球
该研究的合著者、德国波茨坦 GFZ 亥姆霍兹地球科学中心的 Sascha Brune 教授解释说，大陆分裂的影响在大陆分开后仍会持续很长时间。“我们发现，在大陆本身分离很久之后，地幔仍然感受到大陆分裂的影响，”他说。“该系统不仅在新的海洋盆地形成时关闭——地幔会不断移动、重组和运输远离其起源地的富集物质。”
换句话说，地球的深处从未真正休息过。即使在大陆彼此漂移并形成新海洋之后，它们下面的地幔仍然在运动，将古代分裂的化学记忆带到了遥远的距离。这个动态系统可以继续影响火山活动数千万年，直到上面的地表世界完全改变很久之后。
来自印度洋的证据
为了验证他们的假设，研究人员转向了地球上地质上最迷人的地区之一——印度洋海山省。这条庞大的火山特征链是在冈瓦纳超级大陆分裂后形成的，冈瓦纳超级大陆曾经在 1 亿多年前将南美洲、非洲、印度、南极洲和澳大利亚联合起来。
通过分析这些海山的地球化学数据，科学家们发现了一个非凡的模式。冈瓦纳开始分裂后不久，该地区的火山喷发了岩浆，其中异常富含类似大陆的元素。随着时间的推移，随着大陆剥落过程的减慢和稳定，这种化学信号逐渐消失。
至关重要的是，没有证据表明存在地幔羽流——这一发现推翻了长期以来的假设。相反，这些发现与大陆碎片被剥离并带入地幔的新模型完美匹配，它们在那里继续为火山活动提供数百万年的食物。
Gernon 教授指出：“我们不排除地幔柱，但这一发现指出了一种全新的机制，它也塑造了地球地幔的组成。地幔波可以将大陆物质团带到海洋地幔很远的地方，留下的化学特征在大陆分裂后仍能持续很长时间。
一个自我循环利用的星球
这项研究揭示了地球的一些深刻之处：它是一个自我更新的系统，不断重塑和再利用自身的材料。虽然我们倾向于认为大陆是坚固且不变的，但实际上，它们是一个永不停止演变的不安星球的一部分。
这种持续的回收利用模糊了陆地和海洋的界限，表明地球表面与内部深处是紧密相连的。每一个山脉、每一个海洋盆地、每一个火山岛都是这场宏伟而缓慢的舞蹈的一部分——一首在难以想象的时间尺度上展开的地质交响曲。
这一发现还建立在同一团队的早期研究之上，该研究发现地幔波可以引发大陆深处的巨大变化，影响从钻石形成到距构造板块边缘数千公里的景观演化的一切。这些缓慢、看不见的运动可能是理解大陆为什么会裂开、火山如何形成，甚至在哪里发现有价值矿物的关键。
我们脚下的无尽运动
我们脚下的地球充满了运动。看似坚固而永恒的东西，实际上是一个缓慢移动、会呼吸的岩石和热量世界。我们所站立的大陆不是一成不变的——它们伸展、撕裂并深深扎根于海洋中，在那里它们的碎片继续塑造着地球的故事。
这一启示不仅重新定义了我们对地质学的理解，也重新定义了我们对地球本身的看法。它不是一个被陆地和海洋分开的星球，而是一个相互连接的单一系统——一个深地幔记住古代大陆的触感，并通过从海底升起的火山低声诉说它们的故事。
每一次喷发，每一个从火和水中诞生的岛屿，都在提醒我们，地球的自我制造还没有完成。在我们脚下，大陆正在剥落，海洋在演变，地球的深处不断转动，在地质时间缓慢而壮丽的节奏中，将过去和现在交织在一起。
更多信息：通过大陆根部的持续对流侵蚀产生的富集地幔，自然地球科学（2025）。DOI：10.1038/s41561-025-01843-9。
