地球的地殼去哪裡了？

現代板塊構造可能只是在過去十億年才開始。

冰島辛格維利爾兩個構造板塊之間的Silfra hall。

就像一塊巨大的碎餅乾漂浮在滾燙的牛奶海上，地球的外殼是由（不那麼美味的）岩石筏組成的，它們不斷地相互碰撞和擠壓，這一過程被稱為板塊構造。

那麼當這些消失的地殼潛入地球乳白色的內部時會發生什麼？

新的模型顯示，它們變得脆弱和彎曲，就像一個彈簧蛇玩具，但它們並沒有完全分解。 這些模型還表明，考慮到現代的板塊形式，板塊構造可能只是在過去十億年才開始。

板塊構造推動地震和火山爆發，創造了山脈和島嶼，同時也將曾經是一整塊的地球大陸變成現在被海洋分隔的樣子。 但是關於板塊構造是如何運作的仍然有很多未知數，例如當一個板塊滑到另一個板塊下方（在一個稱為俯衝帶的區域）並消失在地幔中時會發生什麼，這一過程中堅硬岩石不斷互相擠壓，並不像比喻中說的牛奶那樣絲滑。

為了弄清楚這一點，研究人員使用了俯衝帶的 2D 計算機模型，並使用已知的材料行為物理學對它們進行了程式設計，例如岩石在某些力下如何變形。 然後，他們觀察模型以瞭解俯衝帶發生了什麼，並將他們的發現與現實生活中的觀察結果進行比較。

他們的模型表明，當一個板塊俯衝到另一個板塊之下時，下降的板塊會突然向下彎曲並破裂。 彎曲還導致板底面的晶粒變得更細和更弱。 壓力使上面的板塊基本完好無損，但有許多脆弱的地方。

這意味著板塊不會分裂，因此會持續拉動它們剩餘的部分，主要作者、瑞士蘇黎世聯邦理工學院地球物理學教授Taras Gerya說，一個板塊可以在另一個板塊下滑動長達數億年。

Gerya 告訴 Live Science，他們的模擬結果與顯日本俯衝帶薄弱區域的觀測和深度地震成像相匹配。

Kent Condie，一位來自新墨西哥礦業與技術學院，並且是地球化學和地球與環境科學名譽教授，他並未參與這項研究，但是稱他們的模型“穩健且有意義”。

什麼時候開始？

該團隊還模擬瞭如果地球內部溫度升高 270 華氏度（150 攝氏度）會發生什麼，類似於大約 10 億年前的溫度。

他們發現，在這些模擬中，板塊僅在進入地幔幾英里處破裂，因為由於炎熱的條件，它無法在一個粘性較低的地幔中維持自身的重量。 因此，與可以持續數億年的現代俯衝不同，當時的俯衝會在幾百萬年內很快結束，Gerya 說。

他補充說，這一發現表明，現代板塊構造可能直到過去十億年的某個時候才開始。

Gerya 說，雖然原始形式的板塊構造可能存在於 35 億至 20 億年前，但在太古宙或元古代時期，它可能與地球今天所經歷的非常不同。 大約在 18 億到 10 億年前，有一段安靜的時期，板塊的活動要少得多。

但這只是猜測，他說，目前圍繞板塊構造何時開始存在很多爭議。

Condie同意Gerya的看法。 “具有所有地質指標的現代板塊構造……可能直到最後十億年才開始，”Condie告訴 Live Science。 但是“至少從 20 億年前開始，某種形式的板塊構造就一直伴隨著我們。”

Condie說，儘管如此，由於我們不知道地球核心的確切溫度隨著時間的推移，所以還不可能給出一個準確的時間表，說明板塊何時停止分裂並開始更連續的進入地幔的旅程。

Gerya 說，這確實是現代板塊構造開始的時候。 研究人員現在希望使用更先進的 3D 模型來探索這種現象及其與地震的關係。

相關知識

地殼在地理學中是指一個星球最外層的實心薄殼，可以用化學方法將它與地幔區別。地球，月球，水星，金星，火星以及其它星球的地殼大部分都是由火成岩形成的，星球的地殼比起它們的地幔有更多的不相容成分。

BY： Yasemin Saplakoglu

FY： Starry

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