研究人員發(fā)現(xiàn)，北美大陸的底部正以巖石塊的形式緩慢地滴落。板塊殘余沉入地?？赡苁窃斐蛇@一現(xiàn)象的原因?！蹲匀坏厍蚩茖W》雜志發(fā)表的一篇論文描述了德克薩斯大學奧斯汀分校的這一發(fā)現(xiàn)。這是首次觀察到“大陸架減薄”現(xiàn)象。
“我們觀察到，地殼下面可能存在某種物質，”這項研究的主要作者、德克薩斯大學杰克遜地球科學學院博士后研究員華俊林說道?！靶疫\的是，我們還對導致地殼變薄的原因有了新認識?！?/p>
克拉通是構成地球大陸核心的古老巖層。它們以穩(wěn)定性和能經受數(shù)十億年考驗的能力而聞名。然而，克拉通有時會發(fā)生變化，影響其穩(wěn)定性或導致整個巖層消失。例如，數(shù)百萬年前，華北克拉通失去了最深的根層。
研究人員表示，發(fā)現(xiàn)克拉通滴水現(xiàn)象意義非凡，因為它是實時發(fā)生的。這為科學家提供了一個獨特的機會來觀察克拉通變薄的進程。
研究中的一張圖顯示了巖石從克拉通滴落。研究人員推測，滴落是由克拉通下方俯沖的法拉隆板塊的殘余物造成的。圖片來源：《自然地球科學》，華等人。
滴水主要集中在美國中西部。研究人員保證，無需擔心大陸會很快被掏空或滴水會改變地貌。驅動滴水的地幔過程會影響板塊隨時間的變化——但這種變化非常緩慢。更重要的是，隨著板塊殘余沉入地幔深處，其對克拉通的影響逐漸減弱，滴水預計最終會停止。
杰克遜學院地球與行星科學系和地球物理研究所的教授、論文合著者托爾斯滕·貝克爾說，這一發(fā)現(xiàn)對于研究大陸整個生命周期的地質學家來說至關重要。
“如果我們想了解一顆行星在很長一段時間內是如何演化的，這類事情就很重要，”貝克爾說?！八鼛椭覀兞私馊绾涡纬纱箨?，如何分裂大陸，以及如何將它們循環(huán)回地球?！?/p>
此次滴水現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)源自華教授領導的一項大型項目，該項目采用論文合著者斯蒂芬·格蘭德（現(xiàn)為杰克遜學院名譽教授）及其團隊開發(fā)的方法，為北美創(chuàng)建了一種新的全波形地震層析成像模型。該計算機模型利用 EarthScope項目收集的地震數(shù)據(jù)，揭示了北美地殼和地幔中發(fā)生的地質過程的新細節(jié)。華教授目前是中國科學技術大學的教授。
地震波以不同的速度穿過不同的地質特征。這張地圖顯示了美國大陸以及中美洲和加拿大部分地區(qū) 200 公里深處地殼的地震速度。北美克拉通（黑色虛線部分）的地震速度與周圍地區(qū)相比較高。圖片來源：《自然地球科學》，華等人。
貝克爾說：“由于使用了這種全波形方法，我們可以更好地描述深層地幔和較淺的巖石圈之間的重要區(qū)域，我們希望從那里獲得有關巖石圈發(fā)生情況的線索。”
該模型首次以這種方式將水滴呈現(xiàn)在人們眼前。它還幫助研究人員推斷，法拉隆板塊（一個大約在過去 2 億年中一直俯沖到北美之下的海洋構造板塊）可能正在推動這一過程，盡管它與克拉通相距約 600 公里。
20 世紀 90 年代，格蘭德首次通過地震成像觀測到該板塊，該板塊在塑造北美板塊的過程中發(fā)揮了重要作用。研究人員認為，該板塊現(xiàn)在正通過改變地幔物質的流動方向，從下方侵蝕大陸，使其與克拉通底部發(fā)生剪切，并釋放出揮發(fā)性化合物，削弱其基底。
華說，盡管滴水只集中在克拉通的一個區(qū)域，但板塊似乎與整個克拉通的物質發(fā)生了相互作用，克拉通覆蓋了美國和加拿大的大部分地區(qū)?！按蠓秶乃ネ苏诩觿??！?/p>
當研究人員建立這些動力學的計算機模型時，模型克拉通在法拉隆板塊存在時會滴落。當板塊移除時，滴落停止。
貝克爾承認計算機模型有局限性。但他表示，模型與數(shù)據(jù)的相似性是一個好兆頭。
“看著一個模型，然后說，‘它是真實的嗎，我們是否過度解讀了數(shù)據(jù)，或者它是否告訴了我們一些有關地球的新信息？’”貝克爾說?！暗诤芏嗟胤剑@些斑點確實來來去去，這（向我們展示了）真實的東西?！?/p>
編譯自/scitechdaily
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