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新模式有助于解释地球岩石圈的柔软性

em耶鲁大学研究人员的一个新模型有助于解释地球大陆岩石圈中部弹性刚度的下降。 / em

岩石圈是坚硬的岩石层,位于地球坚固但内部延展性的缓慢对流中。它是板块构造学的“板块”,是解释地震,火山甚至大气中二氧化碳长期变化的连锁碎片系统。

当地震学家研究了美国的构造时,发现了大陆岩石圈中部的软化。在其他大陆也观察到同样的软化,深度为80到150公里。研究人员发现这种现象令人困惑,因为地震学检测到的软化通常与数百万年(也称为地质时间)发生的软化有关。如果是这样的话,那么大陆岩石圈将会有一个薄弱的层面,这将很难解释大陆的长期稳定性。

耶鲁大学地球物理学家Karato Shun-ichiro Karato,Tolulope Olugboji(前耶鲁大学的学生,现在马里兰大学)和杰弗里帕克可能找到了答案。

在6月15日发表在“自然地球科学”杂志上的一项研究中,他们提出了描述这一现象的新模型。他们说软化是随着温度上升到熔点以下,岩石变形的自然结果。关键是这种软化发生在一秒或更短的时间(地震时间尺度)内,而不是数百万年。

岩石由晶界分隔的强烈矿物晶体组成,其中原子无序且较弱。随着温度升高,矿物颗粒保持强烈,但晶界减弱并允许滑动发生。由于这种滑动,岩石的整体刚度在地震时间尺度上减小,但不是地质时间尺度。

Karato说:“我们的模型与稳定的大陆一致,因为晶界滑动的弱点仅限于岩石圈的变形约1秒,而不是其长期变形。”

出版物:Shun-ichiro Karato等,“大陆中岩石圈不连续性的机制和地质意义”,Nature Geoscience,2015; DOI:10.1038 / ngeo2462

来源:耶鲁大学吉姆谢尔顿

图片:耶鲁大学