地球又热又黏的中心和又冷又硬的外壳都是造成构造板块爬行(有时是灾难性的)运动的原因。但现在新的研究揭示了一个有趣的力量平衡——渗出的地幔创造了超级大陆，而地壳将它们撕裂。

 

为了得出这个关于板块构造过程的结论，科学家们建立了一个新的计算机模型，把地壳和地幔看作一个无缝系统。随着时间的推移，这个虚拟星球表面大约60%的构造运动是由相当浅的力驱动的——在表面的前62英里(100公里)内。地幔深处翻腾的对流推动着其余的一切。在模型中，当各大陆被挤在一起形成超大陆时，地幔变得尤为重要，而当超大陆分裂时，浅层力起主导作用。

 

研究人员于10月30日在《科学进展》杂志上发表报告称，沐鸣平台注册登录官网这个“虚拟地球”是第一个将地壳和地幔“视为”一个相互联系的动态系统的计算机模型。以前，研究人员会建立地幔热驱动对流的模型，与真实地幔的观测结果相当吻合，但不会模拟地壳。地壳中的板块构造模型可以预测真实世界中对这些板块如何运动的观测，但与地幔的观测并不完全吻合。显然，模型将两个系统组合在一起的方式中缺少了一些东西。

 

“对流模型对地幔有利，但对板块不利，而板块构造对板块有利，但对地幔不利，”巴黎圣日尔曼大学(PSL University)巴黎高等师范学院(Ecole Normale Superieure graduate school)教授尼古拉•科尔蒂斯(Nicolas Coltice)表示。“整个系统发展背后的故事就是两者之间的反馈。”

 

地壳和地幔

 

每一所小学的地球内部模型都显示出一层薄薄的地壳覆盖在热的、可变形的地幔层之上。这个简化的模型可能给人的印象是，地壳只是在地幔上冲浪，被下面无法解释的洋流这样那样地移动着。

 

但这并不完全正确。地球科学家早就知道地壳和地幔是同一个系统的一部分;他们逃不掉地联系在一起。这一认识提出了这样一个问题:究竟是表面的力——例如一块地壳俯冲到另一块地壳之下，还是地幔深处的力——是构成地壳的板块运动的主要驱动力?科尔蒂斯和他的同事们发现，答案是这个问题是不适定的。这是因为这两层是如此的交织在一起，他们都做出了贡献。

 

在过去的20年里，Coltice告诉Live Science，研究人员一直致力于建立计算机模型来真实地模拟地壳和地幔之间的相互作用。在21世纪初，一些科学家开发了地幔热驱动运动(对流)的模型，这些模型自然地产生了一些看起来像是地表板块构造的东西。但这些模型是劳动密集型的，没有得到很多后续工作，科尔蒂斯说。

 

Coltice和他的同事花了八年时间研究他们的新模型。仅仅运行模拟就花了9个月。

 

建造地球模型

 

科尔蒂斯和他的团队必须首先创建一个虚拟地球，并完成现实的参数:从热流到构造板块的大小，再到超级大陆形成和分裂所需的时间长度。

 

科尔蒂斯说，这个模型在很多方面都不能完美地模拟地球。例如，该程序不记录以前的岩石变形，因此在他们的模型中，以前变形过的岩石在未来不太容易变形，现实生活中可能就是这样。但这个模型仍然产生了一个看起来很真实的虚拟星球，包括俯冲带、大陆漂移、海岭和海沟。

 

除了表明大陆合并时地幔力量占主导外，研究人员还发现被称为地幔柱的热岩浆柱并不是大陆分裂的主要原因。俯冲带，即一块地壳被另一块地壳挤压的地方，是大陆分裂的驱动因素，科尔蒂斯说。地幔柱稍后开始发挥作用。已经存在的上升的羽流可能会到达地表岩石，这些岩石已经被俯冲带产生的力削弱了。然后它们自己潜入这些较弱的点，使超大陆更有可能在那个位置断裂。

 

下一步，Coltice说，是通过观察将模型和现实世界联系起来。他说，在未来，杏3沐鸣平台这个模型可以用来探索一切，从重大的火山活动到板块边界的形成，再到地幔的运动与地球自转的关系。