科学家发现,美国中西部的地壳正在滴落

在美国中西部下方的北美大陆上,地壳的底部正在滴入行星内部。

在那里,熔融的岩石块在行星的上地幔中聚结,最终获得足够的质量以沉淀得更深,通过地震监测揭示了这种缓慢、渐进的机制,显示了变薄岩石圈基础区域。

没什么好担心的。只最近发现,岩石圈滴落也发生在世界其他地区——但这一发现为我们动态的地球独特的地质过程打开了一扇新窗口。

“如果我们想了解一颗行星在很长一段时间内是如何演变的,这种事情很重要。”地球物理学家 Thorsten Becker 解释道德克萨斯大学奥斯汀分校。“它帮助我们了解如何制造大陆,如何打破它们,以及如何回收它们。”

这里的岩石圈类型是克拉通– 地壳中一个特别大、稳定的部分,已经存在了很长一段时间,相对没有变化。因为它们非常稳定,所以它们被认为是大陆形成的核。我们知道约 35 克拉通潜伏在我们脚下。

当地球岩石地壳的底部被加热到一定温度时,就会发生岩石圈滴落。随着岩石融化,一滴水开始形成,最终变得足够重,足以断裂并落入地球更深处。这有点像Pitch Drop实验.

在某些情况下,就像在安第斯山脉Türkiye(土耳其)的安纳托利亚高原,这个过程会在行星表面产生皱纹,暴露于下面发生的活动。然而,在这种情况下,由地震学家华俊林领导的团队,目前中国科学技术大学但在德克萨斯大学进行这项研究时,使用地震数据重建了地壳底部的活动。

该图解释了在北美下方创建岩石圈滴落的模型。(华 et al.,Nat. Geosci., 2025)

他们使用了一个计算机模型,该模型根据EarthScope 地球望远镜财团。这就像对地壳进行 X 光检查,揭示它最厚和最薄的地方,以及它的密度是如何变化的。

“由于使用了这种全波形方法,我们可以更好地表示深地幔和较浅岩石圈之间的重要区域,我们期望在那里获得有关岩石圈发生情况的线索,”贝克尔解释说.

该团队的工作显示,位于北美大陆大部分地区下方的克拉通正在变薄,焦点位于美国中西部下方,可能的原因是岩石圈滴落。

更耐人寻味的是导致它的原因。距离克拉通约 600 公里(373 英里)的古老法拉隆构造板块正在北美构造板块下方滑动,这一过程称为俯冲。

这个过程已经上演了数亿年;此时,Farallon 板块已经几乎完全俯冲,它的大部分现在位于北美板块下方的下地幔中。地震数据表明,它的存在正在改变大规模地幔流的方向,这些流会剪切克拉通的底部,从而削弱克拉通的底部。

然后,岩石圈的先前减弱可能会加剧滴落过程;这方面的一个例子是通过俯冲法拉隆板块的残余物中释放出挥发物。

这些过程共同可以软化和削弱克拉通的底面,足以促进岩石圈滴落,使构成大陆的克拉通变薄。

研究人员发现,尽管中心位于中西部地区,但其影响在整个克拉通地区都很普遍。但这个过程需要数百万年到数十亿年的时间跨度,并且不太可能影响未来几代生活在北美大陆的任何人。

该研究已发表在自然 地球科学.

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