版块消亡造成太平洋岛链和海底山脉弯曲

摘要

最新研究表明,夏威夷-皇帝海山链中的尖锐弯曲形成于构造板块的沉降使太平洋海底的地幔流动改变方向之后

版块消亡造成太平洋岛链和海底山脉弯曲

板块在地球内部的消亡或许导致了包括夏威夷群岛在内的水下山脉和岛屿链中的弯曲。

对发生在约5千万年前、位于太平洋海底的地幔流动的重建表明靠近东亚的“伊耶那岐”( Izanagi ,日语:イザナギ) 板块的下沉,使地幔流向反转。研究人员发表在3月24日《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)的在线报告说,这一U型的地幔弯曲可能导致地幔停止流动——使得构筑海底山脉的热柱静止下来。他们的结论是:当地壳在地幔上方向西移动时,突发的停滞可能导致了夏威夷-皇帝海山链的120度剧烈扭绞,。

之前,科学家一直认为,是太平洋板块在岩浆喷涌的热点处的突发漂移运动产生了皇帝海山与夏威夷海山连接处的弯曲。发表在3月27日《地质》(Geology)杂志上的一篇相关论文中,研究人员计算出,在上述海底山脉链变弯曲时,太平洋板块的运动方向没有显著改变。

来自伊利诺依大学厄巴纳-香槟分校的地质动力学家刘利军(音)表示,这两个发现共同表明,最初认为的这个弯曲的成因并不太准确。“这两份论文可能事实上解决了这一旷日持久的争论。”他说,“这是两份有力的、各自独立的证据,它们表明夏威夷-皇帝海山弯曲意味着深层地幔,而不是地表板块的运动。”

“夏威夷热点”是地幔中将岩浆从靠近地核的地方运送到地表的管状通道。在长达8千万年之久的时间里,来自该热点的熔融岩石筑起一条横跨太平洋绵延5800千米的海底山脉及岛屿。海底山脉链最初向南延伸,距今约5千万年左右再突然东拐。

在海底山脉拐弯前的约1千万年,东亚海岸以外的一个板块已经消亡。那时,伊耶那岐版块完全滑落到另一版块下面并进入地幔中。悉尼大学的地质动力学家玛丽娅•茜顿和她的同事们想知道版块的骤降是如何影响地表下地幔的运动的。在版块消亡之前,沉降的岩板在地幔中像一堵厚厚的墙,阻止了地幔的流动。

通过模拟地幔与沉降版块的相互作用,研究人员计算出,是阻止地幔运动的伊耶那岐版块的移除触发了7百万年前太平洋海底地幔运动的重组。在模拟过程中,地幔的流动来了一个大转弯,从以每年0.5-1.7厘米的速度向南流动,变为更加缓慢的、以每年0.1-1.1厘米的速度向东北移动。由于“夏威夷热点”座落于地幔中,反向的地幔流动终止了该热点向南漂移、却没有强大到足以将其向东北推移。在太平洋版块向西漂移经过其上方时,该热点保持不动。结果是,夏威夷海山链向东扩张。

在另一项独立研究中,来自悉尼大学的地质科学家尼基•莱特 和其同事们(包括茜顿)采用地质数据追溯了数千万年前太平洋版块的运动。他们揭示出,虽然“伊耶那岐”版块的最终消亡导致了太平洋板块进一步向西漂移,但该过程过于缓慢,不足以造成夏威夷-皇帝海山链的尖锐弯曲。

“长久以来,科学家们一直认为,这一显著的弯曲是因为太平洋版块更改了方向,”来自悉尼大学、共同发表了相关研究成果的地质动力学家迪特玛尔•缪勒说,“而我们此刻能够表明:是地幔而不是板块改变了其运动方向。”

翻译:灯塔与小舟
校对:嵌段共聚物、无穷的探索


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