使用者:Theodore Xu/沙盒/大型低剪切波速度區

通過地震層析成像法解析得到的大型低剪切波速度區示意圖

大型低剪切波速度區（英語：Large low-shear-velocity provinces，簡稱LLSVPs或LLVPs），亦稱為超級熱柱（英語：superplume），是指位於地幔深部的特徵性結構。剪切波在這些區域的傳播速度較低，可通過地震層析成像法觀察到。目前，全球範圍內共有2個主要的大型低剪切波速度區，分別位於非洲和太平洋直下的地球內部。這些區域的規模在水平方向上可延展至數千千米，在豎直方向上可從古登堡界面之上延展至1000千米。大型低剪切波速度區的總體積約占地幔的8%，或地球全體的6%。

地震學約束

根據地幔地震層析成像結果，非洲和太平洋之下的地幔深部存在着大型低剪切波速度區。通過k-平均演算法演算，這些區域的邊界在不同的模型中都顯現出了高度的一致性。

這些大型低剪切波速度區主要位於赤道附近，但主要集中在南半球。由於固有的特徵，通過全球層析成像模型解析的大型低剪切波速度區的邊界是平滑的。然而，局部的體波波形模型顯示大型低剪切波速度區具有尖銳的邊界。邊界的尖銳性使得僅用溫度來解釋這些特徵十分困難。因此，只有成分上的區別才能解釋這種特徵。在較小的尺度上，超低速區主要位於這些大型低剪切波速度區的尖銳邊緣上。

通過固體潮現象，這些區域的密度已被確定。位於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，潮汐層析成像法並不能準確地說明這些過剩質量是如何分布的。這些較大的密度可能是由於地球原始物質或俯衝的海洋板塊造成的。

起源

關於大型低剪切波速度區的起源，目前沒有確定的說法。根據熱不連貫性或化學性質、化學成分等因素，目前已經有了幾種主流的假說。

如果大型低剪切波速度區代表的是純粹的熱不連貫性，那麼它們或許是由地幔熱柱形成的。然而，從地球動力學的角度而言，溫度較高、粘度較低的物質的等壓上升應該產生長而窄的熱柱，而不是產生類似於在大型低剪切波速度區中觀察到的大而寬的熱柱。

相比於前者，由於太平洋大型低剪切波速度區與其周圍已知的板塊墓地的位置相吻合，因此目前更被接受的假說是因海洋板塊俯衝造成的堆積。這些板塊墓地被認為是太平洋大型低剪切波速度區周圍的高速區異常的原因，並被認為是由7.5億年前就已存在的俯衝帶形成的。在相變的幫助下，高溫會使板塊部分熔化，形成緻密的重熔體並匯集在一起，並在靠近大型低剪切波速度區的古登堡界面底部形成超低速區結構。然後，其餘物質由於化學誘導的浮力而向上運動，形成了在洋中脊發現的位於上層的玄武岩。由此產生的運動會在古登堡界面的正上方形成規模較小的熱柱群。這些熱柱結合起來會形成更大的熱柱，最終形成大型低剪切波速度區。

除此之外，還存在着一種類似於大碰撞說的假說。該假說認為，大型低剪切波速度區是因一顆假設存在於早期太陽系的遠古行星（忒伊亞）的碎片沉入至古登堡界面附近而形成的。該假說同時認為，假想的忒伊亞的碎片中富含鐵(II)氧化物，因此可以解釋為何與地幔其餘部分相比大型低剪切波速度區的密度更高。