An ancient, deep, and ultra-depleted mantle domain beneath the northern Atlantic Ocean
这项研究识别了北大西洋下方一个古老的超亏损地幔域，其特征是在深部发生了高程度的熔融萃取，作者认为这代表了古代地幔柱的残留物，并对地球的大尺度组成结构有所贡献。
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在地球深处，存在着一片翻腾着的岩石海洋，它比太阳表面还要热，却又足够坚硬，足以在其背上承载着大陆。这就是地幔，一个在数十亿年间不断将自身分离成不同化学家族的层级。随着行星冷却并发生分异，它将较轻的物质向上推挤，形成了我们所行走的地壳，而在深处留下了更重、更枯竭的残余物。几十年来，科学家们一直知道这部分残留的地幔并非均匀一致。他们绘制出了一个宽广的分界线：太平洋下的地幔往往在化学上是“亏损”的，这意味着它已经交出了许多易熔融的成分；而非洲和印度洋下的地幔则是“富集”的，保留了更多的挥发性组分。然而，拼图中的一个关键部分仍然缺失。虽然富集侧已被深入研究，但那些最极端、最枯竭的地幔区域的性质与起源，却始终是一个谜。
徐峰（Feng Xu）及其同事的一项新研究终于定位了这样一个极端的区域，揭示了隐藏在北大西洋北部的广阔而古老的领域。通过分析由火山和洋中脊带到地表的岩石的化学指纹，研究人员发现了一个比以往任何发现都要更加亏损的区域。这不仅仅是一个略显疲态的岩石块，而是一个超亏损领域，一个地幔矿物质被剥离到了极致的地方。团队发现，该区域的岩石携带有一种独特的化学特征，特别是在铪（hafnium）和钕（neodymium）同位素的行为方式上，这使它们区别于太平洋的亏损地幔和南方的富集地幔。
为了理解这一现象是如何发生的，研究人员必须回溯时间。他们建立了一个统计模型，用以模拟地幔在数十亿年间如何熔融并发生变化。他们的研究表明，北大西洋下方的这些超亏损岩石是由一次至少发生在8亿年前的大规模、高温熔融事件形成的。至关重要的是，这次熔融发生的深度远比现今洋中脊发生的常规熔融要深。它很可能是在一个巨大的地幔柱（即一根从深层地球升起的炽热岩石柱）的存在下发生的，这个地幔柱将地幔中的矿物质剥离得如此彻底，以至于剩余的岩石变得极其轻盈且具有浮力。
该研究明确排除了关于这些岩石起源的其他几种可能性。研究人员认为，这个领域并非由创造太平洋亏损地幔的常规浅层熔融过程形成，也不是单纯由于大陆裂解或地表地壳循环的结果。化学证据显示，来自北大西洋的岩石与在过去5500万年内因大洋盆地开启过程中形成的岩石截然不同。相反，数据指向了一个更为久远的历史。模型表明，在这次古老的深层熔融事件之后，这些超亏损岩块沉入了下地幔，并在那里保存了数亿年。
这些岩石重返地表的历程与其形成过程一样充满戏剧性。研究提出，在过去的5000万年里，新的地幔柱从深层地球升起，特别是在冰岛和亚速尔群岛下方。随着这些地幔柱上升，它们卷起了那些一直在下地幔等待着的古老超亏损岩块。这些古老的碎片随后被向上运送并喷发为熔岩，将地球的深时（deep-time）历史带到了地表。这一发现改变了我们对行星内部结构的理解，表明地幔不仅仅是回收的地表物质与标准残余物的混合体，而是一个复杂的档案库，包含了能够存活近十亿年的古老、深层的领域。这些超亏损成分的存在，有助于解释为什么某些火山区域具有如此异常的化学特征，并表明深层地球保留着其最早、最剧烈历史的遗迹，正等待着被带回光明之中。
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