地壳或因向地幔渗透而导致山脉形成

2025-07-02 13:50来源:会员发布

  

地壳可能会“滴落”到不断上升的山脉下方的中层。

这一奇特现象被称为岩石圈滴水,研究者认为它在安第斯山脉、中亚、美国太平洋西北部以及加拿大西海岸都有发生。最近,科学家们发现土耳其的安纳托利亚高原也在经历类似的现象。

这一发现或许能够揭示像金星或火星等行星上山脉和盆地的形成机制,因为这些行星并没有像地球那样的可移动构造板块来相互挤压形成地形。

“这有助于我们理解在没有板块的行星上,构造是如何运作的,”该研究的作者、多伦多大学构造物理学博士生A. Julia Andersen表示。“地球是我们已知的太阳系中唯一拥有板块的行星,但其他行星的表面并非完全平坦。”

火山喷发会将熔岩洒落在这些行星的表面。然而,当岩石圈(由地壳和相对脆弱的地幔上层构成)变得特别厚时,地貌也会随之形成。山脉对岩石圈下部施加了巨大的压力。安德森在接受《生活科学》杂志采访时提到,在高耸的山峰下方的高压区域,可能会发生新的矿化现象,其中一些矿物的密度甚至超过下方的地幔。

麦克米伦是佐治亚理工学院的地球科学家,未参与此项研究。他认为岩石圈滴水在地球上很可能也会发生,但由于构造板块的水平运动所产生的地质现象,使得识别可能的滴水迹象变得困难。

一个可能的迹象是,岩石圈的滴水能够将上方的地壳拉成褶皱的山脊和山谷,从而形成小规模的山脉。然而,在土耳其并没有发现这种隐秘的滴水迹象。先前的研究表明,穿过安纳托利亚高原下地壳的地震波移动速度快于平均水平,这表明该地区的密度和温度存在差异。在地表,唯一能暗示可能发生了某种异常现象的迹象是科尼亚盆地,这是一个位于高原南部、面积约1620平方英里(4196平方公里)的模糊圆形凹陷。

安德森及其团队对该盆地的地形进行了地球物理分析,并设计了一个实验室实验来模拟这个大凹陷的形成过程。

他们使用一种粘稠的聚合物来代表中地幔,用粘土和聚合物的混合物来模拟更坚硬的上地幔,并用硅和陶瓷的“地壳”覆盖。当静置时,粘土-聚合物层开始向人造地幔滴落。值得注意的是,上方的“外壳”并未受到影响。随着时间的推移,第二次滴水事件开始发生,表面依然保持完好。

安德森表示,对真实的科尼亚盆地的分析表明,类似的现象也在该地区发生。她说:“数据表明,确实存在滴水现象,即使我们不一定能在地壳中观察到许多特征来证明这一点。”

麦克米伦在接受《生活科学》杂志采访时表示,这种方法比单独的计算机建模能够展示更多细节。“像安德森博士这样的物理模型非常出色,因为它们揭示了一些我们的数值模型无法解决的结果,”他说。“这对于解释现有数据至关重要。”

安德森提到,9月13日发表在《自然通讯》杂志上的这项研究表明,类似的过程可能在全球许多山脉上发生。接下来,她希望研究阿巴拉契亚山脉下的岩石圈,该地区曾经至少与现在的喜马拉雅山一样高。

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