遠古時期超級大陸的出現，把地幔分成了兩部分。

地球在其演化史上曾有數個時期只存在一個單一的超級大陸。Mark Garlick

新的研究結果顯示，地球內部在數億年前盤古超級大陸的形成和解體過程中也發生了分裂。這一過程同時也造就了著名的環太平洋火山帶。

這里說的地球內部指的是地幔。地幔是地殼以下地核以上的地球內部區域。現在的地幔可以分為非洲和太平洋兩個區，其物質構成有明顯區別。非洲區始于亞洲東海岸和澳洲，向西跨越非洲和歐洲，直至北美西海岸；太平洋區則位于整個太平洋的下方。非洲區包含的元素和同位素種類比太平洋區要多得多。

來自澳大利亞柯廷大學的研究人員稱，地幔的分裂反映了過去幾十億年間地球表面兩個超級大陸的循環演化。在此期間，地球表面出現過兩個連成一體的超級大陸：一個是形成于大約12億年前，并于7.5億年前解體的羅迪尼亞（Rodinia）超級大陸；另一個是形成于大約3.35億年前，并于大約2億年前開始解體的的盤古（Pangaea）超級大陸。今天科學家所觀測到的大部分地質特征，是在這兩個古大陸演化過程中形成的。

超級大陸是由較小的板塊組裝而成的，而這些超級大陸的板塊組裝區就在今天地幔非洲區的頂部。隨著海洋的閉合，海洋板塊會滑入大陸板塊下方，這種現象在地質學上被稱為“俯沖”。板塊的俯沖有時候會把來自大陸板塊的巖石，以及各種元素和同位素帶入超級大陸下方的地幔。

這一地質循環在超級大陸形成后仍會繼續，但情形稍有不同。羅迪尼亞大陸，以及后來的盤古大陸邊緣處的海洋地殼，在板塊組裝完成后仍在向大陸地殼下方俯沖，且這一過程會再次侵蝕掉一些來自已經組裝完成的超級大陸巖石，并形成漏斗效應，將幾乎一切向超級大陸下方輸送。

即使在盤古超級大陸解體后，這一過程留下的印記仍然保留在地幔的深處和淺表。研究人員分析了3983個來自地中海海底中央山脈的巖石樣本——來自淺表地幔的熔巖曾經在那里涌出并凝結成火山巖或玄武巖——并用機器學習的方法，將玄武巖中的元素和同位素構成，與來自全球各地同一地質時期的樣本進行了比較。結果發現無論是深層地幔還是淺層地幔，都可以分成非洲和太平洋兩個部分。

這一研究結果表明地幔和地表活動之間存在著關聯。科學家目前尚未完全理解超級大陸為何最終會分裂，但據信與熾熱地幔物質從所謂的大型低速切變區（LLSVPs）上升有關。這兩個像瘤子一樣依附在外地核之上的異常區域，一個位于地幔的太平洋區下方，另一個位于地幔的非洲區下方。

地幔區的化學構成既與地表相關聯，也與地球內部極深處相關聯。研究人員表示，理解這些自然進程，能夠幫助地質學家確定有利用價值的地幔物質——比如稀土元素的聚集點。板塊運動也與生命元素，比如碳和鋅的循環息息相關——它會把這些元素從地球的深處帶到地表。這表明，行星的地質活躍程度對于生命的孕育演化和繁衍生息極為重要。地球是已知存在板塊活動的唯一行星，現在到了解它的運作機制和特殊性的時候了。

參考
Large-scale mantle heterogeneity as a legacy of plate tectonic supercycles
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01558-3