地幔地殼活動劇烈引發超級陸地消亡,人類出現之前地球是這般模樣

出品:深空電報

地球的板塊移動導致了它的中心是火熱且軟黏的地幔,但外表卻是冰冷且堅硬的地殼。根據地質學家的一項最新研究表明,不斷溢出的地幔能夠形成超大陸,與此同時,地殼則負責將超大陸分開。地質學家為了更深入地研究板塊運動,專門設計了全新的地球計算機模型,在模型上地殼和地幔沒有明顯的邊界。通過這個實驗,地質學家發現地球模型上約六成的板塊移動都是因為受到極淺層、差不多地表100千米以下位置的影響。剩餘四成的板塊移動則是由地幔對流攪動作用推動的。


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換言之,是地幔讓主要大陸移動到一處成為超大陸,而極淺層作用主要影響著超大陸的破裂。這也意味著傳說中的阿特蘭蒂斯大陸沒有消失,只不過在地質運動中被掩蓋了。地質學家擁有製作符合真實地幔情況的熱對流模型的經驗,但他們還是第一次製作地殼模型。這個新模型能夠幫助地質學家預估地殼的板塊移動,不過卻與真實地幔情況不太匹配,這說明地質學家在將地殼和地幔同時模擬在地球計算機模型上的時候,一定遺漏了什麼。法國里昂地質學實驗室的Nicolas Coltice介紹,對流模型能夠很好地展示地幔但卻不能體現板塊,板塊運動能夠展示板塊但卻不能很好地模擬地幔。通過設計這次的新模型,地質學家明確了新的研究方向。

通常的地球內部結構模型都是火熱且軟黏的地幔層上覆蓋著一層薄的地殼。這種簡易的模型容易給人造成以下錯覺:地殼的移動是由地幔以下的洋流推動的。其實不然,地殼和地幔屬於同一個系統,它們之間的關係並不簡單。那麼地質學家就產生了一個疑問,究竟是地表受到的外力(例如板塊俯衝過程)還是由地幔深處發出的內力誘發了這些板塊運動,從而形成了地殼的現狀。Coltice團隊研究發現地殼和地幔緊密相連且都對板塊運動有著不可忽視的作用,因此這是一個不適定問題。


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地質學家一直試圖製作出一個能夠完美呈現殼幔相互作用的地球計算機模型。本世紀初,一些地質學家設計出了地幔熱對流模型,引發了地球表面類似板塊運動的現象。不過這些模型需要大量研究人員才能實現,所以只好不了了之。此次新模型的設計耗費了Coltice團隊8年的時間,真正的模擬過程卻只持續了9個月。

Coltice團隊需要利用真實的參數才能製作出一個虛擬的地球模型,儘可能多還原地殼熱流、板塊的大小以及超大陸形成和裂開過程的時間。Coltice介紹,真實的地殼運動很難完全體現在地球模型上。比如模型無法模擬已經發生過的岩層變形現象,因此這塊曾經發生過變形的岩石在地球模型上變形的幅度不會太大。雖然如此,這個包含了俯衝地帶、大陸漂移、洋脊和海溝的模型還是比較寫實的。


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地質專家在這次新實驗中還發現被稱為地幔柱的岩漿柱形物並不是導致大陸裂開的關鍵原因,真正的罪魁禍首是俯衝地帶,然後才輪到地幔柱。已存在的地幔羽湧至受到俯衝地帶影響的地表岩石上,並進一步流入超大陸比較脆弱的位置,造成超大陸分裂。Coltice指出,專家下一步的研究目標是將他們設計的地球模型和現實中的地殼地幔聯繫起來。這個新模型的作用還不止這一個,將來該模型還將運用於研究重要的火山事件、板塊邊界的形成以及地幔隨地球自轉一起運動等地質事件。


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