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在地球的某些地方,，物質(zhì)像圓柱一樣從地核的邊界層和下地幔上升到幾百公里以上的地殼下面,。由于堅(jiān)硬的地殼和巖石圈地幔的阻力，物質(zhì)的流動(dòng)變得更寬,，呈現(xiàn)出蘑菇狀,。專家稱這些巖漿柱為“地幔柱”。 地幔柱是造成非洲裂谷系統(tǒng)的原因嗎? 地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為,，地幔柱不僅是構(gòu)造活動(dòng)性區(qū)域之外的火山形成的原因,，它們還可以分裂大陸?？茖W(xué)家們以達(dá)納基爾洼地(埃塞俄比亞-厄立特里亞-吉布提三角地帶的低地)為例,。這個(gè)“三重交界處”在構(gòu)造上和火山上都非?；钴S。地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為,，所謂的Afar地幔柱在它下面升起,，并創(chuàng)造了一個(gè)裂谷系統(tǒng)，分叉進(jìn)入紅海,、亞丁灣和非洲大裂谷,。然而，從地質(zhì)學(xué)上講,，這一過程發(fā)生所需要的時(shí)間之長,，意味著沒有人能夠絕對(duì)肯定地證實(shí)或否認(rèn)地幔柱的力量導(dǎo)致了大陸的解體。 地質(zhì)學(xué)模擬讓過程變得更加真實(shí) Evgueni Burov是巴黎第六大學(xué)的教授,，Taras Gerya是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的地球物理學(xué)教授,，他們現(xiàn)在用一種新的計(jì)算機(jī)模型在解決這一地質(zhì)謎題上又邁進(jìn)了一步。他們的論文最近發(fā)表在《nature》雜志上,。這兩位研究人員進(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn),，以高分辨率3D技術(shù)再現(xiàn)了地球表面這些模擬表明,，如果構(gòu)造板塊處于(弱)拉應(yīng)力下,，物質(zhì)的上升流動(dòng)足以引起大陸破裂。Gerya說:“地幔柱施加在一個(gè)盤子上的力實(shí)際上太弱了,，無法將它打碎,。”在使用簡單模型的實(shí)驗(yàn)中,，研究人員讓地幔柱撞擊一個(gè)無應(yīng)力的板塊,，這個(gè)板塊并沒有破裂，只是形成了一個(gè)圓形的駝峰,。然而,，當(dāng)?shù)厍蛭锢韺W(xué)家用一個(gè)板塊在弱拉應(yīng)力下模擬相同的過程時(shí)，它破裂了,，形成了一個(gè)像世界各地一樣的裂縫和裂谷系統(tǒng),。 “這個(gè)過程可以比作一塊繃緊的塑料薄膜。弱,、尖的力足以撕破薄膜,，但如果薄膜不拉緊，就很難撕破,?！边@一機(jī)制在過去已經(jīng)被提出作為解釋大陸分裂的一個(gè)可能模型，但在此之前從未被合理地總結(jié)過,。 第一次高分辨率模擬過程 Gerya說:“我們是第一個(gè)建立如此高分辨率的模型來演示地幔柱是如何在拉伸應(yīng)力下與板塊相互作用的,?！蹦M需要由科學(xué)家自己編寫的快速、強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和穩(wěn)定的算法,。研究人員受益于ETH教授在過去十年在這一領(lǐng)域取得的技術(shù)進(jìn)步和積累的經(jīng)驗(yàn),。 在該模型中，從地質(zhì)學(xué)的角度來看,，變形很快就產(chǎn)生了,。“僅僅”200萬年就可以形成幾公里深,、一千多公里長的裂谷系統(tǒng),。因此，這一過程比俯沖等構(gòu)造過程快10倍,，比阿爾卑斯造山運(yùn)動(dòng)快50倍,。 地幔柱與板塊相互作用的模擬結(jié)果 有爭議的想法 關(guān)于地幔柱的觀點(diǎn)存在廣泛爭議，一些研究人員甚至否認(rèn)它們的存在,。Gerya說:“我認(rèn)為它們存在的可能性更大,。”在地質(zhì)學(xué)中,，特別是在研究地球內(nèi)部時(shí),，這種情況經(jīng)常發(fā)生，像地幔柱的存在這樣的過程和現(xiàn)象是不能直接觀察到的,。此外,，地質(zhì)作用發(fā)生的時(shí)間太長，人類無法親身體驗(yàn),?！暗侥壳盀橹梗覀冎荒苡^察到地幔柱對(duì)地球表面和地球內(nèi)部地震波傳播的影響,?！币虼耍茖W(xué)家們依賴于良好的,、現(xiàn)實(shí)的模型,，這些模型顯示了地質(zhì)時(shí)間推移的過程。計(jì)算模擬的真實(shí)性取決于所使用的參數(shù),。柱-板相互作用模型包括物理定律,、地殼和地幔中的物質(zhì)特征以及溫度和壓力條件?！拔覀冎酪?guī)則,，但人類通常缺乏直覺，無法確定它們?cè)诘刭|(zhì)時(shí)間尺度上是如何相互作用的,?！?/span> 地表演化模型 參考文獻(xiàn)：Burov E, Gerya T. Asymmetric three-dimensional topography over mantle plumes. Nature 513, 85–89 (04 September 2014), published online 3rd Sept 2014. DOI:10.1038/nature13703.  微信審核：鳳 歌 如有侵權(quán),，請(qǐng)加小編微信：Milanda357 |
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