地球的地殼去哪里了？

現(xiàn)代板塊構造可能只是在過去十億年才開始。

冰島辛格維利爾兩個構造板塊之間的Silfra hall。

就像一塊巨大的碎餅干漂浮在滾燙的牛奶海上，地球的外殼是由（不那么美味的）巖石筏組成的，它們不斷地相互碰撞和擠壓，這一過程被稱為板塊構造。

那么當這些消失的地殼潛入地球乳白色的內(nèi)部時會發(fā)生什么？

新的模型顯示，它們變得脆弱和彎曲，就像一個彈簧蛇玩具，但它們并沒有完全分解。 這些模型還表明，考慮到現(xiàn)代的板塊形式，板塊構造可能只是在過去十億年才開始。

板塊構造推動地震和火山爆發(fā)，創(chuàng)造了山脈和島嶼，同時也將曾經(jīng)是一整塊的地球大陸變成現(xiàn)在被海洋分隔的樣子。 但是關于板塊構造是如何運作的仍然有很多未知數(shù)，例如當一個板塊滑到另一個板塊下方（在一個稱為俯沖帶的區(qū)域）并消失在地幔中時會發(fā)生什么，這一過程中堅硬巖石不斷互相擠壓，并不像比喻中說的牛奶那樣絲滑。

為了弄清楚這一點，研究人員使用了俯沖帶的 2D 計算機模型，并使用已知的材料行為物理學對它們進行了編程，例如巖石在某些力下如何變形。 然后，他們觀察模型以了解俯沖帶發(fā)生了什么，并將他們的發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)實生活中的觀察結果進行比較。

他們的模型表明，當一個板塊俯沖到另一個板塊之下時，下降的板塊會突然向下彎曲并破裂。 彎曲還導致板底面的晶粒變得更細和更弱。 壓力使上面的板塊基本完好無損，但有許多脆弱的地方。

這意味著板塊不會分裂，因此會持續(xù)拉動它們剩余的部分，主要作者、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院地球物理學教授Taras Gerya說，一個板塊可以在另一個板塊下滑動長達數(shù)億年。

Gerya 告訴 Live Science，他們的模擬結果與顯日本俯沖帶薄弱區(qū)域的觀測和深度地震成像相匹配。

Kent Condie，一位來自新墨西哥礦業(yè)與技術學院，并且是地球化學和地球與環(huán)境科學名譽教授，他并未參與這項研究，但是稱他們的模型“穩(wěn)健且有意義”。

什么時候開始？

該團隊還模擬了如果地球內(nèi)部溫度升高 270 華氏度（150 攝氏度）會發(fā)生什么，類似于大約 10 億年前的溫度。

他們發(fā)現(xiàn)，在這些模擬中，板塊僅在進入地幔幾英里處破裂，因為由于炎熱的條件，它無法在一個粘性較低的地幔中維持自身的重量。 因此，與可以持續(xù)數(shù)億年的現(xiàn)代俯沖不同，當時的俯沖會在幾百萬年內(nèi)很快結束，Gerya 說。

他補充說，這一發(fā)現(xiàn)表明，現(xiàn)代板塊構造可能直到過去十億年的某個時候才開始。

Gerya 說，雖然原始形式的板塊構造可能存在于 35 億至 20 億年前，但在太古宙或元古代時期，它可能與地球今天所經(jīng)歷的非常不同。 大約在 18 億到 10 億年前，有一段安靜的時期，板塊的活動要少得多。

但這只是猜測，他說，目前圍繞板塊構造何時開始存在很多爭議。

Condie同意Gerya的看法。 “具有所有地質指標的現(xiàn)代板塊構造……可能直到最后十億年才開始，”Condie告訴 Live Science。 但是“至少從 20 億年前開始，某種形式的板塊構造就一直伴隨著我們?！?/p>

Condie說，盡管如此，由于我們不知道地球核心的確切溫度隨著時間的推移，所以還不可能給出一個準確的時間表，說明板塊何時停止分裂并開始更連續(xù)的進入地幔的旅程。

Gerya 說，這確實是現(xiàn)代板塊構造開始的時候。 研究人員現(xiàn)在希望使用更先進的 3D 模型來探索這種現(xiàn)象及其與地震的關系。

相關知識

地殼在地理學中是指一個星球最外層的實心薄殼，可以用化學方法將它與地幔區(qū)別。地球，月球，水星，金星，火星以及其它星球的地殼大部分都是由火成巖形成的，星球的地殼比起它們的地幔有更多的不相容成分。

BY: Yasemin Saplakoglu

FY: Starry

如有相關內(nèi)容侵權，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處