2018-11-18 23:22:02
新的研究揭示了气候 生活和大陆运动之间的联系

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德克萨斯大学奥斯汀分校的一项新研究表明,地球上的生命与大陆的运动之间可能存在联系。研究结果表明,沉积物通常由死亡生物组成,可以在确定大陆漂移速度方面发挥关键作用。除了挑战关于板块如何相互作用的现有想法之外,这些发现很重要,因为它们描述了构造运动,气候和地球生命之间的潜在反馈机制。

该研究于11月15日发表在“地球和行星科学快报”上,描述了在构造板块下方沉积或俯冲下的沉积物如何调节板块的运动,甚至可能在山脉的快速上升和大陆地壳的生长中发挥作用。

该研究由UT杰克逊地球科学学院教授,地球物理研究所(UTIG)研究科学家Thorsten Becker和杰克逊学院研究员,瑞士苏黎世联邦理工学院教授Whitney Behr领导。

当风,水和冰侵蚀现有岩石或当浮游生物等微观生物的壳和骨骼在海底积聚时,就会产生沉积物。人们早就知道进入俯冲带的沉积物会影响地震活动,例如地震的频率,但到目前为止,它被认为对大陆运动的影响很小。这是因为俯冲速度被认为取决于俯冲板的强度,因为它弯曲并滑入粘性地幔,即地壳下方的半熔岩层。大陆运动是由一块板块在另一块板块下沉而驱动的,因此,在这种情况下,板块被拉入地幔的部分的强度(以及弯曲它所需的能量)将是板块速度的主要控制运动,沉积物影响不大。

然而,先前涉及UTIG科学家的研究表明,俯冲板可能比以前认为的更弱,对其他影响更敏感。这导致研究人员寻找可能影响板速度的其他机制。他们估计了不同类型的岩石如何影响板块界面¬-俯冲板块相交的边界。随后的模拟表明,由沉积物构成的岩石可以在板块之间产生润滑效果,加速俯冲并增加板速度。

该机制可以启动复杂的反馈回路。随着板速度的增加,沉积物积聚的时间会更短,因此俯冲沉积物的数量会减少。这导致较慢的俯冲,这可能允许山脉在板块边界处生长,因为两个板块相互碰撞的力导致隆起。反过来,通过风,水和其他力量对这些山脉的侵蚀可以产生更多的沉积物,这些沉积物反馈到俯冲带并通过增加俯冲速度重新开始循环。

“反馈机制用于调节俯冲速度,使得它们不会以极快的速度”失控“,”贝尔说。

Behr和Becker的新模型也为板速的变化提供了令人信服的解释,例如印度在大约7000万年前的急剧向北加速。作者提出,当印度穿越充满生命的赤道海时,由沉积在海底的有机物质形成的大量沉积岩在俯冲板块中产生润滑效应。印度北部的行军从每年5厘米(约2英寸)的庄严地加速到每年16厘米(约6英寸)的令人目不暇接的水平。随着大陆的加速,俯冲的沉积物数量减少,印度在最终与亚洲相撞之前减速。

Behr和Becker认为,在大陆形成和生命出现之前,这些反馈机制在地球早期会有很大不同。尽管他们的模型没有检验这些反馈机制的起源,但它确实引发了关于大陆运动与地球生命之间相互作用的令人信服的问题。

“正在变得清晰的是,即将进入的板块的地质历史很重要,”贝克尔说,他还是UT的地球物理学杰出主席。 “我们将不得不更详细地研究这些可能的反馈过程如何发挥作用。”

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