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加州內華達山脈下地殼正「剝離」:或為大陸形成關鍵線索

在加州的內華達山脈下方,地殼正悄然發生剝離現象。這種被稱作「岩石圈沉陷」的過程,其實並不需要過度擔憂,反而極有可能與大陸最初的形成方式息息相關。

大陸地殼相較於海洋地殼,因密度較低,所以地勢更高且存續時間更久。而岩石圈沉陷或許就是地殼中較輕物質與較重物質分離的關鍵機制,進而造就了所有陸地生命賴以生存的大陸。

一項最新研究發現,這一過程此刻正在內華達山脈下方上演。根據該研究,在內華達山脈南段下方,岩石圈(地球地幔上部及部分地殼)已然剝離並沉入更深的地幔之中;山脈中段下方的岩石圈正在進行剝離;而北段目前尚未出現這一現象 。

科羅拉多大學博爾德分校的地球科學家薇拉·舒爾特 - 佩爾庫姆表示:「說不定你正站在內華達山脈裡釣魚,腳下就有一大層岩石圈在剝離,而你卻渾然不知。」

從地表上看,並沒有跡象顯示這種剝離正在發生。不過,研究人員此前就注意到內華達山脈下方出現了深度異常的地震,震級在1.9到3.2之間的地震發生在地下超過25英里(40公里)處。舒爾特 - 佩爾庫姆向《生活科學》雜誌表示,這十分奇怪,因為在那個深度的岩石通常處於高溫高壓狀態,正常情況下會發生變形而非破裂並釋放地震波。

舒爾特 - 佩爾庫姆及其合著者,加州大學聖地亞哥分校的地震學家黛博拉·基爾布,仔細研究了該地區1985年至2023年的地震記錄。他們利用這些地震產生的地震波,來收集山脈下方深部地殼和上地幔的資訊。他們聚焦於一項名為「各向異性」的測量指標,該指標能夠揭示地震波因傳播方向不同而產生的傳播差異,進而推斷岩石的取向資訊。

研究結果顯示,在地下25至43英里(40至70公里)深處存在一個岩層,這裡的岩石正從上方地殼剪下脫離。在內華達山脈南段靠近紅杉國家公園的地方,這個岩層已經消失;在北段太浩湖周邊,它還未被剪下脫離;但在中段約塞米蒂國家公園下方,這個岩層正不斷落入地幔之中。

舒爾特 - 佩爾庫姆稱,先前的研究曾暗示,內華達山脈南段下方可能在300萬或400萬年前就發生過這種剝離現象。「現在我們要說,「我覺得這個過程仍在持續」,我們算是逮到它正在進行的時刻了。」

研究人員於12月在《地球物理研究快報》期刊上發表了他們的研究成果。舒爾特 - 佩爾庫姆表示,同樣的大陸地殼形成過程可能在世界其他地方也在上演,比如紐西蘭、土耳其的安納托利亞高原,以及東歐的喀爾巴阡山脈等地。

她還說:「我們可以到其他一些地方去探尋,那些地方有人提出岩石圈過去可能更厚,現在已經發生了剝離。」