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大西洋每年增闊 4 厘米 研究:熾熱地幔岩層上升推開板塊成主因

2021/1/29 — 22:54

大西洋正在擴大,令美洲與歐洲、非洲之間距離不斷拉開。過去學界認為,大西洋下方板塊向相反方向移動,撞向其他板塊,在重力的作用下折疊,使大西洋被拉開。不過最新刊於《自然》的研究指,是地殼深處的地幔(mantle),熾熱岩層不斷上升,推動著大西洋底下兩邊構造板塊,使板塊每年膨脹約 4 厘米,造成現象。

研究始於 2016 年,當時修咸頓大學地震學家 Matthew Agius 的團隊,乘研究船駛向南美和非洲之間的大西洋海域內,船隊所用的航線並非普遍使用,因為這是兩片大陸距離最遠的線道, Agius 形容這是寧靜的「天涯海角」,數天也不會在附近見到一隻船,只有偶然出現的鯨魚、海豚和 Wi-Fi 訊號。

然而,這片廣闊海域是一個極為重要的地質探測區。當中,大西洋洋中脊(Mid-Atlantic Ridge)是全球最大的板塊邊緣,從北冰洋延伸到非洲南端附近約 16,093 公里,而南美和北美板塊以每年約 4 厘米速度,遠離歐亞和非洲板塊,令大西洋變闊。

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海底置地震儀 檢測地殼震動

Agius 的團隊當時花了五周時間,在大西洋洋中脊上約 1,000 公里長的位置航行,並將地震儀置於海底,檢測地震波或地殼震動。一年後,團隊收回這些地震儀進行分析,並製作海底地圖,窺視地殼各層情況。

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原本團隊的目標是了解各板塊如何誕生及老化,並打算研究地球淺層地質情況。不過,團隊發現在大西洋洋中脊中的地幔過渡帶,即分開地幔上下層的一個較高密度區域,竟比其他地區的地幔平均厚度薄,意味著當中岩層比正常溫度高。Agius 指,過渡區的高溫可能促使熱岩層從較底部地幔升至上層,從而積極地將兩邊板塊推開。

過去,學界認為板塊主要是由於隱沒帶(subduction zone)的拉動而彼此分開;隱沒帶是指板塊互相碰撞,一個板塊沉入另一板塊下方,從而將物質回收到地幔中的位置。因此,如果大西洋兩岸板塊各自被拉開,兩岸也各自在隱沒帶上與另一塊板碰撞,大西洋洋中脊就需要由靠較底層地幔上升的熾熱岩層填補間隙。 Agius 指,情況仍然持續發生。

世上其他洋中脊是否也有類似情況,則暫時未清楚,團隊未來將會在其他海域進行考察。

來源:
Live Science, The Atlantic Ocean is widening. Here’s why., 28 January 2021

報告:
Agius, M.R., Rychert, C.A., Harmon, N. & et al. (2021). A thin mantle transition zone beneath the equatorial Mid-Atlantic Ridge. Nature 589, 562–566. doi: 10.1038/s41586-020-03139-x

文/Alan Chiu

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