研究表明地球上最古老的大陆地壳正在崩解

Josiah02

地球的大陆结构在数十亿年的历史中发生了巨大变化，不仅改变了它们在整个地球上的位置，而且随着地壳的膨胀和收缩在地貌上留下印记，它们的地形也发生了变化。大陆地壳的一些区域从地球历史开始就保持了长期的稳定性，几乎没有受到构造事件或地幔对流的破坏，这些区域被称为克拉通。
最近发表在《自然地球科学》杂志上的研究探讨了这些克拉通可能变形的机制，这一过程被称为去克拉通化。
虽然俯冲（当一个密度更大的板块被迫进入另一个板块之下，进入下面的地幔并熔化时）和深地幔柱（当一部分地幔由于其浮力而上升到地表并热侵蚀地壳时）被认为是可能的原因，但驱动地球克拉通变形和最终毁灭的机制仍然难以捉摸。
中国地质大学刘少峰教授及其同事研究了一个特定克拉通在 2 亿年时间内的解体过程。
为此，研究小组利用地球板块-地幔系统的四维地幔流动模型，研究了自中生代（1.68 亿年前，Ma）以来的华北克拉通（NCC）、西太平洋。这包括地表地形演变、岩石圈（地壳和上地幔）变形和地震层析成像（一种利用地震波生成地球内部 3D 模型的技术）的数据。
他们确定了华北克拉通的两个主要变化阶段，这两个阶段导致了其随着时间的推移而变形。最初，浅倾角的海洋伊邪那岐板块从东部俯冲（平板俯冲），导致欧亚板块的华北克拉通地壳增厚，因为它因陆地压缩而缩短，并形成地形高点（即山脉，最远的范围是地表上的太行山）。这是由于欧亚板块以快速速度向东移动而发​​生的。
随后的快速平板回滚阶段（俯冲板块退回地表）导致岩石圈延伸，厚度比最初减薄 26%。这是因为华北克拉通的运动方向由东向南转变，减缓了两大板块的汇聚。
这两个阶段发生在数百万年间，分为多个阶段，始于侏罗纪和白垩纪早期（从研究期开始约 2 亿年前到 1.36 亿年前）的东北走向逆冲断层（较老的岩石被推到较年轻的岩石之上）和扭压断层（岩石的水平位移，垂直于运动方向的缩短增加）。
从 1.36 亿年前开始，地壳经历了几次伸展，直到白垩纪晚期，才因 9300 至 8000 万人的挤压而中断，随后伸展一直持续到今天，最终导致克拉通解体。
为了验证这些发现，科学家们根据对现代结构的预测以及与地震层析成像数据的比较，生成了三种流动模型来重建该地区的构造历史。
经过验证的平板回滚模型准确地再现了地幔过渡带内宽 4,000 公里、深达 660 公里的平板，最终形成了一个巨大的地幔楔。
这一特征在当今观察到的火山岩记录中得到了证实，碳酸盐从俯冲板块再循环到上地幔，形成了典型的碳酸盐橄榄岩。经过数千万年，随着板块回滚的推进，这个地幔楔最终消失了。
华北克拉通的去克拉通化并不是一个孤立事件，刘教授认为地球的其他地区可能也经历过类似的过程，但存在局部差异，这也是持续研究的重点。
“北美克拉通、南美克拉通和中国的扬子克拉通可能经历了类似的变形。所有这些克拉通都可能经历了早期的平板俯冲。然而，扬子克拉通可能发生了强烈的后续回滚俯冲。相比之下，北美克拉通在平板俯冲后经历了海沟后退，但没有表现出明显的板块回滚。”
总体而言，这项研究强调了大陆内部的克拉通与靠近板块边界的克拉通相比不太可能不稳定，而靠近板块边界的克拉通可能随着时间的推移而容易受到俯冲和回滚过程的影响。
刘教授总结道：“古老的岩石圈可能会破裂，这种解体可能是由发生在海洋板块附近的这种特殊形式的俯冲引起的，从而揭示出大陆在地球历史上是如何演化的。”