地质学家证实土耳其中部安纳托利亚高原下方有地壳“滴落”

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根据多伦多大学地球科学家领导的一项新分析，最近的卫星数据显示，土耳其中部安纳托利亚高原的科尼亚盆地在数百万年间不断被重塑。
研究人员表示，实验模拟结合地质、地球物理和大地测量数据，解释了高原内部盆地神秘下沉的原因，并进一步提出了一种新的板块构造，对火星和金星等没有类似地球板块的其他行星有影响。
这项研究发表在《自然通讯》杂志上，表明该地区的下沉是由多阶段岩石圈滴水造成的，这种现象因构成地壳和上地幔的岩石物质的不稳定性而得名。随着地表下致密的岩石碎片脱落并沉入地球地幔中流动性更强的层，地表上形成了盆地和地壳山褶等主要地貌。
“通过查看卫星数据，我们发现科尼亚盆地有一个圆形特征，地壳正在下沉或盆地正在加深，”该研究的主要作者、多伦多大学文理学院地球科学系博士生朱莉娅·安德森 (Julia Andersen) 说道。“这促使我们查看地表以下的其他地球物理数据，我们发现上地幔存在地震异常，地壳增厚，这说明那里存在高密度物质，表明可能存在地幔岩石圈滴水。”
该结果与研究人员对南美洲安第斯山脉阿里扎罗盆地形成的类似调查相呼应，表明这种现象可能发生在地球上的任何地方，并解释了通常在山地高原地区发现的构造过程。
过去的研究表明，由于岩石圈滴水现象，中安纳托利亚高原在过去 1000 万年里上升了 1 公里之多。
地球科学系教授、研究报告共同作者拉塞尔·皮斯克利韦克 (Russell Pysklywec) 表示：“随着岩石圈变厚并滴落到该地区下方，它在表面形成了一个盆地，后来当下方的重物断裂并沉入地幔深处时，这个盆地就会浮出水面。”
“我们现在看到，这一过程并不是一次性的构造事件，最初的滴水似乎在该地区其他地方引发了后续的子事件，导致科尼亚盆地在不断上升的土耳其高原内出现奇怪的快速下沉。”
安德森补充说，新发现表明，高原隆升与盆地形成事件之间存在联系，这是通过原生和次生岩石圈移除的演变实现的。“从本质上讲，沉降是与高原的持续隆升同时发生的。”
安德森和该研究的合著者，包括来自伊斯坦布尔技术大学和土耳其恰纳卡莱安塞基兹马特大学的同事，在实验室中重现了滴水过程并分析了他们的观察结果后得出了他们的结论。
他们根据新测量提供的数据建立了实验室模拟模型，以确定该过程可能如何展开。他们先在有机玻璃罐中倒入聚二甲基硅氧烷 (PDMS)——一种比餐桌糖浆厚约 1,000 倍的硅聚合物流体——作为地球的流体下地幔，再加入 PDMS 和造型粘土的混合物来复制地幔最上层的固体部分，最后在最上面铺上一层由陶瓷和二氧化硅球制成的沙状层，作为地球的地壳。
研究人员将高密度种子插入 PDMS 和造型粘土层，以启动滴水，随后在重力作用下向下滴水，从而激活模型。在水箱上方和旁边放置了一组摄像机，以记录随时间的变化，大约每分钟拍摄一张高分辨率图像。
“在 10 小时内，我们观察到了滴水的初始阶段，我们称之为初级滴水。在初级滴水接触到盒子底部后，我们看到第二滴水在 50 小时后开始沉入底部，”安德森说。“初级滴水和次级滴水都没有引起我们人造地壳的任何水平变形，我们预计这通常与地幔岩石圈滴水有关。”
研究人员已经知道初级滴水已经引起了实验表面形貌的变化，并且想知道二次滴水是否会对表面产生任何影响，因为它的滴水比初级滴水更小。
安德森说： “我们注意到，随着时间的推移，这种二次滴水确实将地壳向下拉，并开始形成盆地，尽管地表地壳没有水平运动。”“研究结果表明，这些重大构造事件是相互关联的，一次岩石圈滴水可能会引发行星内部深处的一系列进一步活动。”