原创 世界地球之旅 2026年6月8日 06:30北京
地核-地幔界面的大型低剪切波速省（LLSVP）是地球科学的21世纪的重大发现，也是深部地球科学中前沿研究重大领域之一。
LLSVP的地球物理特征
极低的横波速（S波），其核心特征是其内部的横波（剪切波）传播速度比周围正常地幔物质低约 1% 到 3%。 尽管波速低通常意味着高温（密度变小），但重力异常和潮汐数据表明，LLSVP的下部密度实际上略高于周围地幔。这种“低速且高密”
的特征表明它们不仅仅是热的，而是具有与正常地幔不同的化学成分（即“热化学异常堆积体”）。
LLSVP与周围正常地幔之间存在非常清晰、陡峭的物理边界，暗示着强烈的成分差异。地震层析成像技术的鉴别原理类似于给地球做“CT扫描”。地震发生时，体波（特别是横波 S-wave）穿过地球内部。科学家通过全球地震台网记录这些波到达的时间。
如果穿过地核-地幔边界（CMB）某些区域的地震波明显迟到，就意味着该区域的介质导致波速减慢。通过海量数据的三维反演，科学家绘制出了这两个巨大低速异常体的轮廓。
全球分布与地质解释
LLSVP主要分为两大块，像两个巨大的“瘤子”附着在地核上，总面积约占核幔边界的 20%-30%，高度可从核幔边界向上延伸近 1000 公里。太平洋 LLSVP（Jason） 位于太平洋底部的核幔边界。非洲 LLSVP（Tuzo）位于非洲大陆及
周边大西洋海底的核幔边界。
它们被解释为热化学异常堆积体（Thermochemical Piles），就像是核幔边界上的两块巨大的“大陆”，性质黏稠、富含特定化学物质，并且由于地核的加热，它们比周围地幔更热，但因为自身较重而没有整体上浮。
俯冲带与“板片墓地”
板块构造理论中，大洋岩石圈在海沟处俯冲进入地幔。这些冰冷、致密的俯冲板片（Slabs）会持续下沉。长期的地震学观测发现，许多俯冲板片最终沉底，堆积在核幔边界（D"层）。这个深部地幔中堆积了大量古老俯冲板片的区域，
就被形象地称为“板片墓地”。
LLSVP与俯冲带具有密切的动力学联系。 LLSVP 的地理位置正好被历史上的俯冲带（即周围下沉的冷板片）所包围。主流观点认为，周围不断下沉的冷板片（板片墓地）就像推土机一样，将核幔边界上较重、较热的物质“扫”到了一起，
最终挤压、聚拢形成了我们今天看到的这两大 LLSVP。
与地幔柱及超级地幔柱的联系
LLSVP 被认为是全球深源地幔柱（Mantle Plumes）和超级地幔柱（Superplumes）的“孵化器”或根部。 地震学观测和数值模拟显示，绝大多数从深部升起的活跃地幔柱（如夏威夷热点、冰岛热点）的根部，都位于 LLSVP 的边缘区域。
LLSVP 本身很重，不会整体升起。但地核的高温会加热 LLSVP 的边缘，导致边缘地幔物质受热膨胀、密度降低，从而以地幔柱的形式向上“抽吸”升腾，直至穿透岩石圈形成地表的大规模火山活动。
形成演化历史及成因模式
原始起源说（Primordial Origin）主张，LLSVP 是地球早期形成的残余物。可能来源于 45 亿年前地球早期的岩浆洋结晶沉降的重物质，或者是大碰撞假说（Theia 撞击事件）中，撞击地球并形成月球的那颗行星（Theia）的致密地幔残骸，
沉入了地球深部。它们与地球同龄，约 45亿年。如果是这样，它们就是地球最古老的“化石”。
板块俯冲循环积累说（Recycled Oceanic Crust），认为LLSVP 是数十亿年来不断俯冲下沉的大洋地壳（MORB）经过相变后，在核幔边界长期堆积和演化而成的。它记录了动态演化，可能在超大陆循环（如盘古大陆的聚散）期间经历了
重塑。目前科学界倾向于混合模型，它们可能拥有一个古老的原始核心，但在漫长的地质历史中，不断吸收了俯冲下来的大洋地壳物质，并在冷板片的驱赶下改变形态。
对太平洋与非洲大陆的地质影响
这两个超级结构通过引发地幔柱，深刻塑造了地表。
非洲 LLSVP 产生了一个巨大的上升热地幔流，导致了所谓的非洲超涌起（African Superswell）。这使得南部和东部非洲的大陆海拔整体异常抬升（比其他大陆同等年代地壳高出数百米），并驱动了东非大裂谷的张裂和剧烈的板内火山活动。
而太平洋 LLSVP 孕育了太平洋盆地底部众多的地幔柱。这导致了太平洋中广泛的大火成岩省（LIPs）（如翁通爪哇高原）以及绵延的海山链（如夏威夷-帝王海山链）。
板块构造理论成功解释了岩石圈（地球最外层）的水平运动、洋中脊的扩张、俯冲带的地震和造山运动。它是“自上而下”（Top-down）的表层运动学理论。
地幔柱理论弥补了板块理论无法解释的板内火山活动（如夏威夷不在板块边缘为什么会有火山）和大规模的垂直运动。它是“自下而上”（Bottom-up）的深部动力学理论。
现代地球科学已经将二者统一为全地幔对流体系。板块俯冲代表着冷物质向下的垂直深循环，而 LLSVP 和地幔柱代表着热物质向上的垂直补偿。板块理论描述了地球的“表皮动作”，而地幔柱与 LLSVP 则揭示了地球的“内脏搏动”。
两者结合，才构成了完整的地球热力学和动力学引擎。
本文资料来源（李江海，2026，地球动力学讲义）（使用了AI修改），限于篇幅，参考文献略。本文限于学术研究交流和教学参考，使用时注意数据甄别，作者版权所有，请勿转载，请勿商业使用。
