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  • 地球大陆板块有多深?海平面下80-120英里处向下延伸

    发布时间: 2017/9/7 14:49:06 被阅览数: 次 来源: 新浪科技
    文字 〖 〗 )
    新浪科技讯 北京时间9月6日消息,据国外媒体报道,科学家认为他们已回答了一个问题:地球大陆板块有多深?目前,罗德岛大学地震学家布莱恩·萨维奇(Brian Savage)指出,板块构造理论是一个较新的理论,该理论存在大约仅有50或60年时间,我总是告诉我的学生把它与地球进化论相比较,后者理论已提出150年,与电流和磁性理论的提出时间相近。
      在半个世纪里,地球板块理论被地质学家普遍接受,板块构造是数亿年时间里大陆板块漂移和海洋在地球表面跨越的理论。基于该理论,美国研究人员知道地震为什么会发生,以及为什么非洲和南美洲可以拼合在一起。同时,地质学家已经掌握到许多民众未意识到的一些知识,例如:海洋板块密度大于大陆板块,海洋板块总是处于大陆之下。
      但是板块构造学者仍然无法回答关于地球系统的一些紧迫的问题,他们不确定大陆是如何形成的,同时,他们也不确定是否大陆变形或者被破坏。直到近期,他们无法自信地回答这个问题:究竟大陆板块有多深?
      上周《科学》杂志发表的一项最新研究报告可能终结这场辩论,使用全球每个大陆的地震学数据,该论文发现大陆板块在海平面以下80-120英里处开始向下延伸。
      换句话讲,人们现在与太空边缘之间的距离小于大陆板块底部的距离。这项最新研究将有助于科学家增强我们对板块机制的理解认知,不仅是大陆板块的深度或者成分,而且更多地知晓地球板块如何移动。地球被划分为许多不同的层结构,小学教育对地壳十分熟悉,地壳位于表面之下30-40英里处,硅酸盐地幔位于表面之下1800英里处,内部和外部内核位于表面之下3959英里处,地球内核是炽热铁和镍构成的球体。
      但是这些熟悉的术语只描述了构成地球不同层结构及其化学成分,并未描述板块如何移动,以及遇热发生的反应。因此,地质学家选用更特殊的词描述地球的层状结构——岩石圈和软流层。
      未参与这项研究的莱斯大学地质学家Cin-Ty Lee说:“想像一下,你从烤箱里取出一块刚烤好的热软糖巧克力蛋糕,一开始蛋糕全部液体,之后它会从顶部开始冷却,随后产生坚硬的壳。蛋糕冷却的顶部就像是地球的岩石圈,它是地球最上面的部分。”
      岩石圈也可以理解是构造板块的一层,岩石圈下面温暖部分构成了软流层。对于观察者而言,软流层也会像岩石一样,但经历数百万年时间,其作用就像一种缓慢而笨重的液体上涌滑动,并与其混合在一起。
      事实上,岩石圈和软流层具有相似的化学性质,尤其是边界位置尤其明显。但是两者的热量差异是非常明显的,地球内部温度大约是1400摄氏度,而表面温度平均只有25摄氏度。
      Cin-Ty Lee说:“从1400摄氏度跨越至25摄氏度,这就是岩石圈。”很久以前地质学家就已确定了地球化学层,科学家可以通过地震站或者重力感应卫星进行直接观测和研究地球表面,但是这些技术很难确定岩石圈的边界。更重要的是,科学家经常得出相互矛盾的结果:一些人根据火山附近的金刚石评估岩石圈的深度;另一些人则试图通过测量地震波穿过地球内部来确定岩石圈深度。依据金刚石信息评估显示,岩石圈更接近于地球表面,大约位于地下100英里处。
      南安普顿大学研究员Saikiran Tharimena表示,这项最新研究的数量信息更多、分辨率更高,分析了每个大陆的信息来评估岩石圈的深度。我们研究了1990-2015年世界各地震级5.5以上所产生的地震波数据,研究小组还专门分析了板块中段部分——加拿大地盾中心位置,并非是由多岩石区域和不连续海岸。
      基于更多的数据库信息支持,建模也就更加简单,研究人员能够发现地表之下80-130英里处“金刚石信息线”上有一个巨大的截线。这项发现将对我们理解大陆板块具有重要意义。传统观点认为,大陆板块系统是漂浮在地下岩浆之上的巨大陆地。然而真相或多或少有些戏剧性,Saikiran Tharimena和同事表示,在岩石圈下边界,地幔中的岩石由于增加压力而稍微融化,总体而言,软流圈顶部的岩石可能会融化1%,但是这种听起来微不足道的融化却足以润滑大陆板块产生漂移。
      我们研究结果表明软流层的下边界非常明显,例如:软流层下边界震波速度会突然变化,由于其变化太快,不太可能是由于热量或者化学性质变化所致。Cin-Ty Lee说:“想要如此大幅地改变速度是很难实现的,唯一的方法就是增加液相。”
      这项研究报告并未回答液体熔融物的存在是否具有因果关系,或者是否这仅是历史的副产物。换句话说,现在大陆板块分界线大概在表面之下100英里处,但是这个距离可能是一种化学偶然,而不是地球的永久性特征。现在看来岩石圈的厚度符合这一描述,但这并不意味着地球历史或者未来都是这样。
      Saikiran Tharimena表示,下一步研究工作将利用高分辨率技术分析更广范围的岩石圈,特别是海洋陆地相交的区域。这将有助于我们了解岩石圈在哪里终结,以及更剧烈的软流层从哪里开始,这将有助于回答一个更大的问题:地球大陆是如何形成的?(叶倾城)
    编辑:秋痕

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