User:Theodore Xu/沙盒/大型低剪切波速度区

通过地震层析成像法解析得到的大型低剪切波速度区示意图

大型低剪切波速度区（英語：Large low-shear-velocity provinces，简称LLSVPs或LLVPs），亦称为超级热柱（英語：superplume），是指位于地幔深部的特征性结构。剪切波在这些区域的传播速度较低，可通过地震层析成像法观察到。目前，全球范围内共有2个主要的大型低剪切波速度区，分别位于非洲和太平洋直下的地球内部。这些区域的规模在水平方向上可延展至数千千米，在竖直方向上可从古登堡界面之上延展至1000千米。大型低剪切波速度区的总体积约占地幔的8%，或地球全体的6%。

地震学约束

根据地幔地震层析成像结果，非洲和太平洋之下的地幔深部存在着大型低剪切波速度区。通过k-平均演算法演算，这些区域的边界在不同的模型中都显现出了高度的一致性。

这些大型低剪切波速度区主要位于赤道附近，但主要集中在南半球。由于固有的特征，通过全球层析成像模型解析的大型低剪切波速度区的边界是平滑的。然而，局部的体波波形模型显示大型低剪切波速度区具有尖锐的边界。边界的尖锐性使得仅用温度来解释这些特征十分困难。因此，只有成分上的区别才能解释这种特征。在较小的尺度上，超低速区主要位于这些大型低剪切波速度区的尖锐边缘上。

通过固体潮现象，这些区域的密度已被确定。位于最底部的三分之二的部分的密度比大部分地幔的密度高0.5%。然而，潮汐层析成像法并不能准确地说明这些过剩质量是如何分布的。这些较大的密度可能是由于地球原始物质或俯冲的海洋板块造成的。

起源

关于大型低剪切波速度区的起源，目前没有确定的说法。根据热不连贯性或化学性质、化学成分等因素，目前已经有了几种主流的假说。

如果大型低剪切波速度区代表的是纯粹的热不连贯性，那么它们或许是由地幔热柱形成的。然而，从地球动力学的角度而言，温度较高、粘度较低的物质的等压上升应该产生长而窄的热柱，而不是产生类似于在大型低剪切波速度区中观察到的大而宽的热柱。

相比于前者，由于太平洋大型低剪切波速度区与其周围已知的板块墓地的位置相吻合，因此目前更被接受的假说是因海洋板块俯冲造成的堆积。这些板块墓地被认为是太平洋大型低剪切波速度区周围的高速区异常的原因，并被认为是由7.5亿年前就已存在的俯冲带形成的。在相变的帮助下，高温会使板块部分熔化，形成致密的重熔体并汇集在一起，并在靠近大型低剪切波速度区的古登堡界面底部形成超低速区结构。然后，其余物质由于化学诱导的浮力而向上运动，形成了在洋中脊发现的位于上层的玄武岩。由此产生的运动会在古登堡界面的正上方形成规模较小的热柱群。这些热柱结合起来会形成更大的热柱，最终形成大型低剪切波速度区。

除此之外，还存在着一种类似于大碰撞说的假说。该假说认为，大型低剪切波速度区是因一颗假设存在于早期太阳系的远古行星（忒伊亚）的碎片沉入至古登堡界面附近而形成的。该假说同时认为，假想的忒伊亚的碎片中富含铁(II)氧化物，因此可以解释为何与地幔其余部分相比大型低剪切波速度区的密度更高。