科學家首次直接觀測到一個俯沖帶正處于分裂過程中。日前，這一發現發表于《科學進展》期刊，為地球表面隨時間變化的機制提供了前所未有的視角，并對太平洋西北地區未來地震風險提出了新見解。
研究人員首次捕捉到俯沖帶消亡過程，卡斯卡迪亞下方的構造板塊正在逐塊撕裂。這種緩慢的地質解體現象揭示了大陸演化機制與特大地震的孕育模式。圖片來源：路易斯安那州立大學
俯沖帶是地球上最強大、最活躍的地質構造之一。它們推動大陸在地球表面移動，引發大規模地震和火山噴發，并將地殼物質循環輸送至地幔深處。
然而這些區域并非永恒存在。倘若俯沖帶永不消亡，大陸將持續碰撞合并，吞噬海洋并抹去地球大部分地質歷史。數十年來，科學家一直困惑于這些龐大體系最終如何走向終結。
“啟動俯沖帶如同推火車上山，需要巨大能量，但一旦開始運動，就像火車俯沖下坡無法停止。終結它需要戲劇性事件，其本質上就是一場火車失事。”美國路易斯安那州立大學地質學家Brandon Shuck表示。
在溫哥華島近海的卡斯卡迪亞俯沖帶，科學家目睹了這場“火車失事”的展開。此處胡安·德富卡板塊和探險家板塊正緩慢滑入北美板塊下方，最新數據顯示該構造系統正在自我撕裂。
研究人員采用地震反射成像技術（相當于對地球內部進行超聲檢測）結合詳細地震記錄觀測這一過程。生成的圖像揭示了海洋板塊斷裂處的深層裂縫。
“這是我們首次清晰捕捉到俯沖帶消亡過程的現場畫面。”Shuck表示，“板塊并非瞬間停止，而是逐塊撕裂形成小型微板塊和新邊界。這不像重大火車事故，更像目睹列車逐漸脫軌，一節車廂接一節地分離。”
地震數據印證了圖像顯示的內容。沿75公里長的撕裂帶，部分區段仍保持地震活動，其他區段已歸于沉寂。“當某塊區域完全斷裂后，由于巖石不再相互咬合，就不再產生地震。”Shuck解釋道。特定區域的地震靜默表明板塊部分區段已完全分離，且裂隙正隨時間逐漸擴大。
隨著大板塊不斷碎裂，其運動動量持續衰減。如同從失控列車上切斷車廂，每次斷裂都會削弱俯沖拉力，直至整個俯沖過程完全停滯。盡管每個階段需歷時數百萬年，這些漸進過程共同標志著俯沖帶的消亡。
這種緩慢分裂機制有助于解釋地球歷史上的疑難現象，如古老構造板塊的殘留碎片和異常區域的火山活動噴發。
板塊分裂不僅終止運動，更重塑地球形態。當每個碎片分離時，會形成“板片窗口”使熱地幔物質上涌，引發火山活動噴發。隨時間推移，新微板塊形成，舊板塊漂移，邊界再次變遷。“這是漸進式的解體過程，一次一個階段，與地質記錄中火山巖年齡順序呈現的階段性特征高度吻合。”Shuck說。
研究團隊總結，卡斯卡迪亞地區仍具備發生特大地震與海嘯的能力。理解新識別斷裂如何影響未來破裂行為，將有助于完善災害評估體系。（來源：中國科學報 張晴丹）
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ady8347