據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站近日報道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在安第斯山脈下，地殼正在“像蜜一樣”滴入我們地球熾熱的內(nèi)部。這個過程從幾百萬年前就開始了。

報道介紹，通過在沙箱中進(jìn)行一項(xiàng)簡單實(shí)驗(yàn)并將結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)了令人信服的證據(jù)，證明在安第斯山脈下，地殼在被黏稠的地幔吞噬后，“崩塌”了數(shù)百公里。

這個被稱為“巖石圈滴落”的過程已持續(xù)了數(shù)百萬年，在世界各地(包括土耳其中部的安納托利亞高原)的多個位置都有發(fā)生，但科學(xué)家直到最近幾年才了解了這個過程。研究人員6月28日在英國《自然：地球與環(huán)境通訊》雜志上發(fā)表了他們關(guān)于“安第斯滴落過程”的研究結(jié)果。

加拿大多倫多大學(xué)地球科學(xué)研究員、博士生朱莉婭·安德森在一份聲明中說：“我們已經(jīng)證實(shí)，安第斯山脈某地的地表變形區(qū)域下面的巖石圈(地殼和上地幔)崩塌了很大一部分。由于密度高，它像較冷的糖漿或蜂蜜一樣滴入地球內(nèi)部的更深處，而且很可能是發(fā)生在安第斯山脈中部的兩個重大構(gòu)造事件的成因——將該地區(qū)的表面地形移動了數(shù)百公里，而且既擠壓又拉伸了表層地殼。”

報道介紹，地球地質(zhì)構(gòu)造的外部區(qū)域可以分成兩部分：形成堅(jiān)硬巖石板塊的地殼和上地幔，即巖石圈;以及由溫度更高、壓力更大的塑料狀巖石構(gòu)成的下地幔。巖石圈板塊(也稱構(gòu)造板塊)漂浮在這個下地幔之上。巖漿對流可以將板塊分開形成海洋;可以讓板塊相互摩擦，引發(fā)地震;還可以讓板塊碰撞，讓一個板塊滑到另一個板塊之下，或者讓板塊上的一個縫隙暴露在地幔的熱力之下，以形成山脈。但是，正如科學(xué)家已開始觀察到的那樣，這并非形成山脈的唯一方式。

報道稱，當(dāng)兩個碰撞和擠壓的巖石圈板塊的溫度上升到開始變得濃稠、形成又長又重的液滴并滲透到地幔的下部時，“巖石圈滴落”就發(fā)生了。隨著液滴繼續(xù)向下滲透，其不斷增加的重量拖拽上面的地殼，進(jìn)而在地表形成一個盆地。最終，這個液滴變得太重，無法保持完整;它長長的“生命線”突然斷裂，上面的地殼向上反彈數(shù)百公里——形成山脈。事實(shí)上，研究人員早就懷疑這種地表下的拉伸可能促成了安第斯山脈的形成。

安第斯中央高原包括普納高原和阿爾蒂普拉諾高原：這塊遼闊的區(qū)域大約長1800公里，寬400公里，從秘魯北部一路向玻利維亞、智利西南部和阿根廷西北部延伸。它是因更重的納斯卡構(gòu)造板塊俯沖到南美構(gòu)造板塊之下而形成的。這個過程使上面的地殼變形，將其推到數(shù)千公里高的空中，形成山脈。

但俯沖只是故事的一半。此前的研究還指出，安第斯中央高原的一些地貌無法用俯沖過程中施加的緩慢而穩(wěn)定的抬升力來解釋。安第斯山脈的部分區(qū)域反而看起來像是在整個新生代——地球當(dāng)前所處的地質(zhì)時期，大約始于6600萬年前——因地殼突然向上冒起而形成的。普納高原也比阿爾蒂普拉諾高原高，還擁有火山中心和阿里薩羅和阿塔卡馬等大盆地。

這些都是“巖石圈滴落”的跡象。但不可否認(rèn)，科學(xué)家需要通過建立高原地面的模型來驗(yàn)證這一假設(shè)。他們用模擬地殼和地幔的材料填充一個樹脂玻璃容器：用聚二甲基硅氧烷(PDMS)——一種比食用糖漿黏稠約1000倍的硅聚合物——模擬下地幔，用PDMS和塑性泥的混合物模擬上地幔，用由微小的陶瓷球和二氧化硅球構(gòu)成的一層沙狀物質(zhì)模擬地殼。

安德森說：“這就像是在一個沙箱中創(chuàng)造和破壞浮在模擬的巖漿池上的構(gòu)造山脈帶——一切都處在極其精確的亞毫米測量環(huán)境中。”

為了模擬一個液滴可能如何在地球巖石圈中形成，研究小組在他們模型中的下地幔上方制造了一個不大的、高密度的不穩(wěn)定區(qū)域，用三臺高分辨率相機(jī)記錄液滴緩慢形成、然后向下滴落的過程。安德森說：“滴落過程持續(xù)幾個小時，所以每過去一分鐘你不會看到太多事情發(fā)生。但如果每隔幾小時檢查一次，就會清楚地看到變化——只是需要耐心。”

通過將模型表面的圖像與安第斯山脈地貌的航拍圖進(jìn)行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)兩者存在明顯的相似性。這有力地證明，安第斯山脈的地貌的確是由“巖石圈滴落”形成的。

安德森說：“我們還在模型中觀察到地殼縮短形成褶皺以及地表的盆地樣凹陷，因此我們相信，‘巖石圈滴落’很可能是科學(xué)家在安第斯山脈觀察到的變形的原因。”

研究人員說，他們的新方法不僅為證明安第斯山脈一些關(guān)鍵地貌如何形成提供了確鑿證據(jù)，而且凸顯了除俯沖之外的地質(zhì)過程在塑造地球景觀方面的重要作用。它或許還能有效地發(fā)現(xiàn)世界其他地方其他類型的地表下滴落過程發(fā)揮的作用。