英利物浦大学研究发现地幔底部巨大热岩块对地核磁场产生重要影响

新证据揭示地球深部温度差异与古磁场演化的关系，或重塑对古代板块运动与气候的理解

发布机构：利物浦大学地球物理与地质学系

一、背景

人类在太空的探测已达到 250 亿公里，而在地表下的探测深度仅约 12 公里，远远无法触及地幔底部与地核上界这一关键界面。最近在《Nature Geosciences》上发表的研究表明，地幔底部两块巨大的超热岩体对液态外核产生了显著的磁性影响，从而为了解地球内部动力学与古磁场演化提供了新的视角。

图：ai示意图

二、核心发现

1 超热岩体与磁场相互作用

◦ 两块位于非洲与太平洋底部、深度约 2,900 km 的巨大岩体，被环绕在极地至极地的较冷岩层之中。

◦ 这些固态、熔融状态的热岩体在过去数百万年里持续影响地球磁场的形成与走向。

2 外核温度分布非均匀

◦ 通过古地磁学观测与高分辨率地磁动力学（地核液态铁流）数值模拟，重建了过去 265 百万年地球磁场的主要特征。

◦ 模拟结果显示外核上界存在强烈的热对比：局部热点区被大陆级岩体覆盖，而其下方的液态铁可能出现停滞而非参与热区下的剧烈对流。

3 磁场稳定性差异

◦ 某些磁场区域在数亿年里相对保持稳定，而其它区域则随时间显著变化。

三、方法论

• 古地磁记录：利用岩石中保存的磁性记录，追溯 2.65 亿年前至今的磁场走向。

• 地磁动力学模拟：采用超级计算机对外核液态铁流动（地磁发电机）进行长期（数百万年）数值模拟，克服了高计算量与长时序的挑战。

三、科学与社会意义

Andy Biggin（利物浦大学地磁学教授）指出：

“研究表明，地核上界的温度差异更为剧烈，热岩体下方的液态铁可能停滞，导致其不参与冷区所见的强烈对流。”

“借助古磁场记录在极长时间尺度上的演化，可更好理解地球内部的动力学与稳定属性。”

“这一发现对古大陆构造（如盘古大陆的形成与破裂）、古气候与古生物学的长期争议具有重要启示，或有助于解决天然资源分布的不确定性。”

“过去普遍假设地球磁场在长时间平均下如同与行星自转轴完美对齐的单极磁铁，而我们的研究显示，这一假设并不完全成立。”

四、未来展望

• 本研究为利用古磁场记录揭示地球深部长期演化提供了更坚实的基础。

• 进一步结合地质学、古气候与资源学研究，可能深化对古代板块构造与气候循环的认识。

勇编撰自论文"Mantle heterogeneity influenced Earth's ancient magnetic field".Nature Geosciences.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。