多伦多大学地球科学家团队领导的一项新研究正在完善具有百年历史的板块构造模型,该模型认为覆盖海底的板块在穿过地幔时是刚性的。
相反,研究人员发现太平洋板块被大型海底断层拉断。新发现的断层深达数千米,长数百公里,是板块内部巨大力量向西牵引的结果。
研究人员在《地球物理研究快报》杂志上发表的一篇论文中描述了他们的发现。作者包括多伦多大学文理学院地球科学系博士后 Erkan Gün 和 Russell Pysklywec 教授、多伦多大学物理与环境科学系助理教授 Phil Heron斯卡伯勒以及伊斯坦布尔技术大学欧亚地球科学研究所的研究人员。
“我们知道断层等地质变形发生在远离板块边界的大陆板块内部,”古恩说。“但我们不知道同样的事情也发生在海洋板块上。”
皮斯克利韦克说:“我们正在做的是完善板块构造学——描述地球如何运作的理论——并表明这些板块实际上并不像我们之前想象的那么原始。”
数百万年来,构成海底大部分的太平洋板块一直向西漂移,沿着从日本延伸到新西兰和澳大利亚的海底海沟或俯冲带深入地幔。当板块的西边被拉入地幔时,它会拖拽板块的其余部分,就像从桌子上拉下桌布一样。
新发现的断层板块损伤发生在数百万年前形成的广阔的海底高原内,当时地幔的熔岩被挤压到海底;断层往往与最近的海沟平行。
“人们认为,由于洋下高原更厚,它们应该更坚固,”古恩说。“但我们的模型和数据表明,情况实际上恰恰相反:高原更弱。”
如果太平洋板块就像一块被拉过桌面的桌布,那么高原就是一些较弱的布块,更容易撕裂。
研究人员研究了西太平洋的四个高原——翁通爪哇岛、沙茨基岛、赫斯岛和马尼希基岛——这片广阔的区域大致以夏威夷、日本、新西兰和澳大利亚为界。他们利用超级计算机模型和现有数据得出了这一发现,其中一些数据是在 20 世纪 70 年代和 80 年代进行的研究中收集的。
“有证据表明,由于这种类型的板块损坏,这些地点过去曾发生过火山活动——可能是间歇性的或连续的——但目前尚不清楚这种情况是否现在正在发生,”古恩说。“尽管如此,我们还不能确定,因为高原距离海洋表面数千米,派遣研究船收集数据是一项重大工作。因此,事实上,我们希望我们的论文能够引起人们对平台期的一些关注,并收集更多数据。”
板块构造理论经过数十年的不断完善,得到了众多地球科学家的完善,包括多伦多大学的约翰·图佐·威尔逊 (John Tuzo Wilson),他在其职业生涯中对此做出了重大贡献。
“但这个理论并不是一成不变的,我们仍在寻找新的东西,”皮斯克利韦克说。“现在我们知道这种断层破坏正在撕裂海洋板块的中心——这可能与活动和火山活动有关。
“这样的新发现 了我们对活跃地球的理解和教导”,他说。“这表明,即使是我们不断发展的星球的宏大运作仍然存在着根本的谜团。”