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Nature Geoscience發表測地所科研成果:美國東部下面埋藏著的熱點路徑
2013-09-18| 【 】|閱讀次數: |文章來源:

  板塊構造學說是地球科學的基本理論,為研究地球演化研究提供了基本模式。然而,越來越多的研究表明,除了地表的板塊構造以外,來自地幔深部的地幔柱構造也是地球演化的重要組成部分。其中,熱點是由上升的地幔柱形成的。當地幔柱到達地表并與地表的板塊發生相互作用時,板塊被“燒穿”從而留下火山活動。如果板塊在構造活動下發生移動,那么這些火山就形成一串年齡隨距離增長的火山鏈,這是判斷熱點的最重要方法之一。目前最典型的熱點是夏威夷火山,其火山鏈的長度超過2400公里,記錄了太平洋板塊幾百萬年以來的運動軌跡。 

  當前,絕大部分熱點路徑(火山鏈)都出現在大洋板塊(如夏威夷火山)或者是巖石圈比較薄的陸地板塊(如美國黃石火山)。對于年代較老、巖石圈較厚的大陸板塊,比如美國東部,熱點路徑只能靠數量稀少的含金剛石的金伯利巖來推斷,因為這些金伯利巖可能來自地球深部,而其他的證據則幾乎缺失。由于這些地區的金伯利巖數量稀少,所以連接它們形成熱點路徑存在很大的不確定性,需要其他系統的研究進行探索。 

  中科院量與地球物理研究所大地測量與地球動力學國家重點實驗室儲日升研究與美國加州理工學院Donald V HelmbergerMichael Gurnis教授、中國科學技術大學冷偉教授合作, 分析了美國地震陣列(USArray)記錄到海量地震波形數據,發現下巖石圈存在一個約40公里厚,200公里寬的低速帶。與周圍相比,該低速帶的P波速度減小了約2%,高頻能量有很強的衰減,肯塔基州的一處金伯利巖也正好處在該低速帶上。基于這些觀測,結合地球動力學的模擬和近100百萬年北美板塊的運動,研究團隊提出了一個熱點路徑的假設。該路徑從西向東經過密蘇里到達弗吉尼亞,其間與美國中西部的新馬德里裂谷帶(New Madrid rift zone)相遇,接著折向東北貫穿美國東海岸,然后轉向進入大西洋(圖1)。與薄板塊上的火山鏈不同,由于美國東部的巖石圈厚度在200公里左右,該熱點路徑的地表上沒有其他的異常。研究結果表明,該熱點路徑可能對新馬德里裂谷帶中生代晚期的重新活動有關,也可能造成美國東部的地震活動(200年前,美國新馬德里地區經歷了三次7級以上強震)。此項成果表明地震學與地球動力學交叉研究對于理解地幔及地殼演化過程的重要性 

  研究成果于2013年9月15日表在Nature Geoscience(《自然-地球科學》)上, Hidden hotspot track beneath the eastern United States (DOI: 10.1038/NGEO1949)美國東部下面埋藏著的熱點路徑)。 

  1.美國東部下面埋藏著的熱點路徑及其地球動力學研究 

  (有關文全文,感興趣的讀者可通過電子郵件[email protected]與第一作者本人聯系) 

 

 
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