地下 660 公里的地函過渡帶發現「山脈」,層次比北美最大山脈還複雜

作者 | 發布日期 2019 年 02 月 18 日 18:39 | 分類 尖端科技 , 環境科學 , 自然科學 follow us in feedly


似乎地球內部的地形也跟地表一樣崎嶇不平。我們從小知道地球結構分成地殼、地函與地核三層,現在一項研究分析古老地震數據後指出,在地下 660 公里處竟發現比美國阿帕拉契山脈、洛磯山脈還要險峻的山脈地形,或將有助於我們理解地球如何形成。

地函位於地殼之下、地核之上,厚達 2,900 公里,總體積占地球體積 83%,其中地殼下 420~670 km 為過渡帶(Transition zone),將地函劃分為上部地函與下部地函。多年來地球科學家一直在爭論過渡帶分界的意義,一些研究肯定上地函與下地函的化學成分不同,但另一些研究不同意前者。

目前已知地函過渡帶礦物(主要為橄欖岩)因壓力增加而分解為密度較大、原子排列更緊密的新礦物, 這也是地震波 P 波、S 波的波速在此帶會突然增加的原因。

有如光波穿過稜鏡時會反射或折射,當地震波碰上地底下的粗糙岩石表面或邊界時,也會發生反射或折射現象。來自中國科學院測量與地球物理研究所、加州理工學院、普林斯頓大學等機構組成的研究團隊,利用歷史上排名前五大的地震之一:1994 年玻利維亞地震(規模 8.2),分析地震波於地球深層的複雜散射情況。

團隊的統計模型揭露了一個驚人事實:地震波在地下 660 公里處遇到了崎嶇不平的邊界,層次可能比阿帕拉契山脈和洛磯山脈還要豐富,為了確認其他地方是否有這現象,研究人員同時檢查了過渡帶的頂部(地殼下約 410 公里處),發現此區沒有類似的崎嶇不平。

這項研究表明,地底下可能有一道因化學成分不同而形塑出的「巨大山脈」,由於還沒有正式名稱,科學家目前暫時將該地區稱為「660 公里帶」。

至於是什麼讓這地區存在如此明顯的化學成分差異?研究團隊相信很可能是海底板塊最後的棲息地,那些曾經屬於地殼的岩石一路往下沉入,最終來到此處休息。

研究結果令人興奮的提供了有關古代構造板塊命運的新見解,這些板塊下沉到地函中,而古代的地函物質可能還未消失。新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:普林斯頓大學

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