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(fā)現(xiàn)發(fā)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(qū)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(xiàn)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(fā)大規(guī)模地震和火山噴發(fā)，并將地殼物質循環(huán)輸送至地幔深處。
然而這些區(qū)域并非永恒存在。倘若俯沖帶永不消亡，大陸將持續(xù)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(tǒng)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(xiàn)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(jié)車廂接一節(jié)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(qū)段仍保持地震活動，其他區(qū)段已歸于沉寂。“當某塊區(qū)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(qū)域的地震靜默表明板塊部分區(qū)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(xù)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(xiàn)象，如古老構造板塊的殘留碎片和異常區(qū)域的火山活動噴發(fā)。
板塊分裂不僅終止運動，更重塑地球形態(tài)。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(fā)火山活動噴發(fā)。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(xiàn)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(qū)仍具備發(fā)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