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地壳下方神秘“莫荷界面”密度差异或致板块下沉

2013/12/12 中国图纸交易网 MaiTu.CC 【字体:

关键字:岩土动态 地质勘察 地质勘察报告 地质灾害防护

摘要:最新一项颁发在12月4日的期刊《天然》上的研究表白,落进地球地幔的稠密的结晶“雨”或可以诠释构成于地壳之下的神秘地动鸿沟。这一模型是基于来自狠恶撞击亚洲和美国阿拉斯加州的火山岛上的岩石证据,它证实了有关大年夜陆构成悠长存在的不雅点。

地壳下方神秘“莫荷界面”密度差异或致板块下沉
来自巴基斯坦和美国阿拉斯加州的岩石特点示意图,它们被用于构建一个诠释莫荷界面是若何构成的最新模型

    “我觉得这项研究将解决一系列工作,和良多存在的标题问题。”研究首席作者、美国麻省理工学院的地质学家奥利弗·亚古茨(Oliver Jagoutz)如许说道。
    亚古茨和研究合作作者、美国马萨诸塞州伍兹霍尔的伍兹霍尔海洋研究所的马克·贝恩(Mark Behn)查询拜访的地动鸿沟被称为莫荷界面,它是以克罗地亚地动学家安德里亚·莫霍洛维奇(Andrija Mohorovicic)为名。1909年,莫霍洛维奇意想到地动波在大年夜陆板块下方某个40千米深处的清晰鸿沟会突然加快。这项发现揭露了地球是分层的,有较轻的地壳和密集的地幔,地动波在后者里的传播速度更快。因为莫荷界面很是深,没有人直接不雅测到它,但科学家们破钞了大年夜量时候诠释它为何存在和它是若何构成的。
    错位的莫荷界面
    此中一个悠长存在的标题问题便是缺掉的莫荷界面——火山岛带,例如日本伊豆-小笠原岛(Izu-Bonin Islands)下方鸿沟的缺掉。因为这些“弧形列岛”是大年夜陆的根基建造单位,缺掉的莫荷界面成为神秘之谜。例如,北美东海岸具有很是清晰的莫荷界面,但它也是数亿年前撞击大年夜陆边缘的火山带缝合而成的。另外一个标题问题便是大年夜陆的岩石比海洋地壳里所含的二氧化硅要多10%,二者是火山岛带的岩浆的来历。
    “假定我们想要在弧形列岛里产生大年夜陆地壳,那么我们就面对两个标题问题,” 亚古茨说道。“我们在大年夜陆概况发现的岩石很是近似于俯冲带里喷发的岩浆,但这需要一个机制实现熔化50%-60%的二氧化硅。我们面对的另外一个标题问题是布局标题问题,从某种程度上讲我们需要引进首要的布局不持续性——莫荷界面,它不存在于弧形列岛但存在于大年夜陆板块里。”
    为体味决莫荷界面之谜,亚古茨和贝恩发现了一种不雅察低层地壳的编制,主如果经由过程之前的火山岛带的碎片,后者此刻涌上了位于巴基斯坦和阿拉斯加州的低山植物层概况。这些岩石曾位于40-50米深处。基于这些岩石他们创作发现了一个地球物理学模型,并将其与此刻弧形列岛的地动数据相对比。
    行星窗户
    巴基斯坦岩石近似于现代弧形列岛,它们不存在构成莫荷界面所需的锋利的密度反差。这些岩石层揭露了具有类似密度的密集延续的岩石截面,例如辉长岩。但在阿拉斯加,这些岩石是缺掉的。相反,在莫荷界面所处的深处,岩石层之间存在较着的密度骤增,这些岩石主如果斜辉橄榄岩和纯橄榄岩,而非辉长岩。亚古茨觉得缺掉的密集岩石供给了在火山岛弧产闹事务的线索。
    在地球内部的下部地壳,密集的结晶物质(名为聚积岩)“雨”从地壳底部落下。这些岩石比下方的地幔加倍密集,是以它沉进地球深处。这个名为分层或沉没的过程延续的剥往下部地壳。“它就像冰山,但实际脱落的物质其实是在水下的。” 亚古茨说道。移除这些密集的岩石后,留下的是更轻、富含二氧化硅的物质——就像在大年夜陆上发现的岩石,亚古茨诠释道。
    下沉
    研究人员觉得莫荷界面的呈现是伴跟着火山勾当产生的巨大年夜改变,例如当熔化障碍或俯冲带封锁。因为火山岛带仿佛位于俯冲带之上,当板块沉进地幔并释放触发熔化的液体,新的岩浆将向上涌从而代替了缺掉的地壳。但因为没有新的岩浆不竭弥补结晶雨,最终地壳较轻物质和下方密集的地幔之间将构成锋利的鸿沟。
    “当这一切产生时,地幔将保持相对炙热相当一段时候,物质将逐步下沉,” 亚古茨说道。弧形列岛地壳分层理论的最初撑持者之1、美国康奈尔大年夜学的地质学家苏珊妮·凯(Suzanne Kay)觉得这项研究“很是有趣”但并没有开垦意义重大年夜的新地盘。
    “海洋和大年夜陆分层和分层导致大年夜陆地壳构成成分的连接的概念已存在了20多年,其他人也在思虑分层物质的最终命运,”凯如许说道。

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