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这下,地幔 混合对流模式有了“实锤”
发布时间:2019-03-14 10:40:23    点击: 返回首页 | 科技
 

 “上天入地”是人类的梦想。不久之前,嫦娥四号已经在月球背面着陆,探索深空的奥妙;而地球科学工作者也一直致力于揭示地球内部的秘密。

    近日,中国科学院测量与地球物理研究所倪四道等研究人员经过长期研究,发现了地幔混合对流的重要证据,为揭示地球深部秘密提供了新线索。

    不断“进化”的地幔对流模式

    上地幔下沉并到达地幔深处,下地幔热注上涌到达地表

    基于地震波在地球内部传播速度的变化,地球固体表面以下划分为地壳、地幔和地核三个圈层。如果把它们比作溏心的鸡蛋,那么地幔就是固体的蛋白部分。地幔的厚度达2800多千米,其质量约占地球总质量的67%。根据地震波波速的变化,又可把地幔分为上地幔和下地幔两层,地幔在大约410千米、660千米的深度有两个界面,410千米以浅的部分是上地幔,660千米以深的部分为下地幔,410千米与660千米之间的部分称为地幔过渡带。

    众所周知,地球存在板块运动。“板块运动是地幔运动在地表的表现形式。因地幔对流是板块运动的主要驱动机制,科学家们一般又称板块运动为地幔对流。”中国科学技术大学地球和空间科学学院地球动力学专家冷伟教授告诉科技日报记者,地幔对流的下边界是核幔边界,深度在2900千米左右,由于地核比地幔热很多,这相当于下地幔坐落于火炉之上,因此不断会有热柱上涌。

    地幔对流有两种表现形式:一种是上地幔的冷板块下沉插入地幔,并到达地幔深处;另一种是下地幔的热柱上涌到达地表。“但是,一直以来,地幔对流模式都存在争议。”冷伟说。

    最初,地球化学家认为地幔对流只发生在上地幔。他们发现地表的观测结果显示下地幔中保留有几十亿年前原始地幔的残留物质,这就说明至少部分下地幔并没有参与全地幔对流,即使参与地幔对流,也只是在下地幔内部进行。

    上世纪90年代末,更多的证据表明,地幔对流不只存在于上地幔。科学家基本确认,俯冲的板块肯定能进入下地幔,相应的,地幔热柱也可以穿过地幔过渡带到达地表。“全地幔对流肯定存在,也被科学家广泛接受。”冷伟说。

    然而,这就很难解释地球化学家的疑问,为什么下地幔中会保留有原始地幔的残留物质?

    为了解决这个问题,地幔对流模式又进一步往前,演化出了地幔混合对流模式。新的模式认为,虽然俯冲板块可以穿过地幔过渡带进入下地幔,地幔热柱也可以从下地幔穿过地幔过渡带进入上地幔,但是这种穿过只在局部发生,也就是说有的地方是全地幔对流,有的地方上下地幔之间可能还有比较强的阻隔,并没有发生对流。

(来源:科技日报 编辑:值班编辑)

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