看地壳被吸入地幔北美地壳，正在被吸入地幔原创?环球科学?javascript:void(0);环球科学 ?2025年04月29日北京将地震
、火山喷发等剧烈的地质活动的表现。克拉通是任地球如何“折腾”，它总是安静，数十亿年来多波澜不惊，深深地扎根于大陆的最下方。在包含地
壳和部分上地幔的岩石圈中，克拉通是最少发生构造活动的区域。克拉通形成于约30多亿至15亿年前，且厚度能达到150~250千米。与之
相对的是，一些新生的陆地岩石圈厚度可能仅有数十千米。在深度上，克拉通贯穿了地壳与上地幔，其根部可以向地幔延伸长达数百千米。低密度、
低含水量及厚岩石圈根的特性，使得克拉通可以漂浮在地幔软流圈之上，这可能在一定程度上使其免受后期地质作用的改造或破坏。作为大陆地壳中
最稳定的部分，克拉通在全球广泛分布，几乎占据了大陆一半以上的区域。地球岩石圈的理想截面图，包括克拉通、盾构和平台之间的关系。克拉通
本应是极其稳定的状态，但近年来，科学家逐渐发现许多现存的克拉通其实也遭受了改造和破坏。典型的一个就是华北克拉通东部，位于渤海湾的部
分，这里曾发生过大规模根本性的岩石圈破坏，其厚度从原本的约200千米减薄至如今的60至80千米。在全球分布的众多克拉通中，华北克拉
通遭受的破坏最为极端。中国科学技术大学地球和空间科学学院特任教授花君临就对此非常感兴趣。他和同事仔细研究了北美克拉通，结果惊讶地发
现，位于美国中西部地区的克拉通像一个漏斗一样，其底部的岩石圈物质正不断“滴入”地幔深处，且这种影响似乎并没有局限在某一处，而是导致
了北美克拉通覆盖美国和加拿大南部的大面积区域都在减薄。这项研究已于3月28日发表于https://doi.org/10.1038/
s41561-025-01671-x《自然·地球科学》。给地球内部拍照为了看清地球内部的构造，科学家需要借助地震波成像技术。花君临
解释道。当地球内部发生地震，会以地震波的形式向四面八方发射能量，地震波在传播路径中会经过不同的介质，其传播速度会受介质影响，或快或
慢地传到地表，被地表的地震台站接收到。传统的地震波成像主要借助地震信号传到多个地震台站的到达时间的早晚（也称到时），来推测其传播路
径上的地震波速，进而反推地球内部的结构。滴入地幔的克拉通：北美克拉通的深度大概有200千米，而与其他介质相比，地震波在经过克拉通时
会表现出一种高速的特征。、研究人员在200千米以下的地幔深处，这个本不属于岩石圈的区域，观测到了高波速的异常信号。这些高波速的异常
代表什么？结果显示，这些异常信号可能表明该区域含有更多的来自克拉通的组分。一些克拉通岩石圈的组分，它没有待在200千米以上的位置，
而是进入到地球深处、上地幔更深的地方，”花君临解释道，“显然，一些克拉通的物质掉下去了。”地震波以不同速度穿过不同的地质结构。这张
地图显示了美国大陆及中美洲和加拿大部分地区地幔200千米深处的地震速度。比周围地区相比，北美克拉通（黑色虚线框出的范围）的地震波速
度较高。花君临和同事观测到的垂直向下流动的区域大概有150万平方千米，就像一个漏斗一样，只不过漏斗底部输送的是克拉通物质，而漏斗底
部的横截面有150万平方千米。如果考虑到滴漏过程对北美克拉通底部水平方向的影响，它波及的范围可能更大，自然而然会在一定程度上减薄北
美克拉通。这是一项令人兴奋的成果。此前研究的大范围克拉通减薄现象几乎都是“过去时”，科学家只能像侦探一样，尝试根据地球深处遗留的蛛
丝马迹，破解克拉通减薄背后的机制。但这次的发现，首次让科学家得以实时观察克拉通减薄的“进行时”过程。尽管所谓“实时”的时间流逝尺度
，是以百万年计量的。漏斗下的古老板块对于研究者而言，仅仅知道北美克拉通正在减薄这一现象，远远不够。更根本的问题是：它是以怎样的形式
发生减薄的？又是什么原因促使它“滴落”？因此，在这项发现的基础之上，花君临和同事进一步用到了地球动力学模拟工具，来模拟地幔发生对流
的物理过程，试图解开北美克拉通减薄之谜。借助这种方法，他们锁定了“罪魁祸首”——神秘而古老的法拉龙板块（Farallon Plat
e）。法拉龙板块是一个非常巨大的古大洋板块，在过去的数亿年间，它不断地向东俯冲到北美和南美大陆之下，如今已几乎全部进入下地幔（66
0千米以下）中，在北美克拉通下方，从600千米深一直延伸至2000多千米。法拉龙板块仍在向地球深处俯冲，这个过程会对上方的所有地幔
产生向下的拉力，而这种拉力就会拉着岩石圈底部的物质，将它拉入更深的地幔。这张图展示了北美克拉通底部岩石“滴落”的现象。研究人员推测
，这种滴落是由克拉通下方俯冲的法拉隆板块造成的。与克拉通直接接触的上地幔，在百万年的时间尺度下，本质上会表现为一种黏性流体，就像蜂
蜜、糖浆一样。花君临和同事发现，一旦在地球动力学模拟中去掉法拉龙板块，就无法观测到岩石圈下方克拉通物质的向下输送。模拟中克拉通物质
向下流动的空间位置与实际观测到的位置高度吻合，这也表明法拉龙板块的俯冲过程可能导致了上地幔与克拉通一直向下流动。另一方面，上地幔垂
直向下的大规模流动也会造成岩石圈底部的水平流动，而这一过程又会水平削切克拉通的底部，使其被输送到垂直向下流动的漏斗处。计算表明，尽
管漏斗底部的范围仅有150万平方千米，其上方减薄的范围可能会超过400万平方千米。这项研究让科学家首次得以实时观测克拉通减薄现象，
并提供了一种克拉通减薄的机制，不过它可能只局限于解释北美地区的克拉通。因为这类机制很可能因地制宜，不一定适用于其他地区的现象。但这
项发现无疑能帮助科学家更好地理解克拉通的变化，进而理解地球乃至其他行星岩石圈的演化。看了文章： 火山爆发是地壳的物质向上喷发，斥力
大于引力的结果，地壳的物质减少了，引力就会大于斥力，慢慢就不会喷发了，压力变化了，周围的物质就要向压力小的地方自然流动。若不流动，
就要塌陷。地壳的物质在巨大的压力作用下，发生工作反应，比如核反应、各种化学反应等。难怪看到地面是的山脉就像流体流动一样，原来是这么回事。所有的物质、物体、星球都是电磁物质的聚集体，电磁物质有流体流动特性。它们之间的力量是电磁力，分为引力、斥力，二者相互依存，在一定范围之内相互转换。 |
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