新模型揭示地质时间边界

近日，《地球与行星科学通讯》发表文章指出，地质时间中纪元、时期和时代的边界分布情况是不均匀的，呈集群状分布，被相对平静的长时间间隔分隔开。研究人员使用多重分形概念估算地球系统的“外部时间尺度”，即揭示其自然变化全貌所需的时间跨度。结果表明，该时间尺度的极限约为5亿年甚至更长，即如果想要了解地球的各种事件，无论是平静时期还是全球剧变，至少需要5亿年的地质记录。

地质年代中存在一系列定义生物地层及地质时间尺度中各个时期（宙、代、纪、世、期）之间层级关系的事件。古温度和宏观进化速率表明，约一百万年到数百万年范围是一个具有层级关系的“超级气候”状态。

加拿大蒙特利尔大学的研究人员应用包括哈尔波动、结构函数、轨迹矩和扩展自相似性在内的分析技术，对两个全球性、4个区域性生物地层序列中边界事件的时间密度［ρ（t）］进行了分析。结果表明，ρ（t）本身是一种新的古气候指标，并确定了表征平均波动、间断性和多重分形程度的基本多重分形指数。强间歇性表明超级气候尺度至少约为5亿年。研究还发现，边界事件的时间密度也存在巨大变异性，偶尔会出现非常长的间隔。

研究人员表示，现有证据证明地球系统变化不仅是随机的，而且是深层次、有层次结构的。这不仅对理解地球的过去有重大意义，对如何模拟未来行星变化也有深远影响。（王晓晨）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119460

地幔柱对岩石圈的“双重改造”作用首次获揭示

英国剑桥大学地球科学系的科研团队首次证实了地幔柱诱导的板块减薄不仅控制古火山活动，还通过塑造岩石圈影响地震分布。该研究不仅解决了地幔动力学领域的长期争议，还为板内地震灾害评估提供了新理论与新方法。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。

地幔柱被认为会触发地表隆升和大火成岩省（LIP）的形成，如始于约6200万年前的北大西洋火成省（NAIP），普遍认为与冰岛地幔柱相关。然而，岩浆中心的广泛分散令人困惑，引发了NAIP是由多地幔柱导致，还是与和地幔柱无关的岩石圈/上地幔过程有关的争论。

研究人员利用表面波层析成像与地震热成像技术，结合英国-爱尔兰地区的地震数据、低温热年代学数据等，证实约6000万年前冰岛地幔柱物质横向流动侵蚀岩石圈，促使NAIP的英国-爱尔兰分支（BIPIP）的隆升与岩浆活动集中于当时岩石圈薄区；同时发现当前英伦三岛板内地震集中于岩石圈薄区及厚薄边界，证实地幔柱诱导的板块减薄不仅控制古火山活动，还通过塑造岩石圈长期力学不均一性影响地震分布。

研究首次获得了“地幔柱物质沿薄岩石圈通道横向流动”的直接观测证据，厘清了NAIP岩浆中心分散的成因，建立了“地幔柱-岩石圈减薄-火山活动”的明确关联，进而证实了地幔柱对岩石圈的“双重改造”作用。（张文亮）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-62967-5

研究首次证实火星地幔呈高度非均质性

近日，美国国家航空航天局（NASA）公布最新研究成果称，一项国际联合研究利用NASA“洞察号”火星着陆器探测数据，首次证实火星地幔呈高度非均质性。相关研究成果发表于《科学》。

该研究发现了被完好保存于火星表面深处的45亿年前火星大规模撞击碎片。这些古老的撞击释放出足够的能量，将大陆大小的早期地壳和地幔熔化成巨大的岩浆海洋，同时将撞击体碎片和火星碎片深深注入火星内部。目前还无法确认是什么撞击了火星。

研究人员表示，以前从未如此详细和清晰地看到一颗行星的内部。呈现在科学家面前的是一个镶嵌着古代碎片的火星地幔。它们保存至今意味着，火星的地幔在数十亿年时间里进化缓慢。在地球上，像这样的特征大部分已经被抹去。

该研究还确定了8次火星地震。分析表明，地震产生的高能量地震波在到达地幔深处的同时被明显改变了。高频地震波在火星地幔深部的传播存在明显延迟，并且延迟随穿越地幔的距离而增加。研究人员将这种延迟归因于火星地幔的非均质性。造成这种非均质性的原因可能是行星形成的残余，意味着火星地幔在缓慢对流的驱动下经历了有限的混合。

科学家还可以利用同样的研究方法进一步揭秘金星、水星等其他同样没有板块构造的岩石行星的内部组成。（张树良）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adk4292