科学家探测到隐藏在地球构造板块下方的全球熔化层

科学家们已经探测到一层融化的岩石环绕着地球的构造板块下方。已知存在该层的补丁，但包括康奈尔大学在内的一组大学的一项新研究首次揭示了它的全球范围。

这些灼热的岩石位于最大深度约100英里处，温度超过2,600华氏度(1,400摄氏度)，嵌入被称为软流圈的软物质区域，如果没有软流圈，地球上层将过于坚硬，无法形成构造板块移动。

“之前的研究表明软流圈中可能存在一层熔体，但问题是我们能否在全球范围内检测到它，除了地震成像之外，还有什么其他工具可以用来评估全球意义?”研究合著者EstebanGazel说，他是康奈尔大学地球与大气科学系的CharlesN.Mellowes工程学教授。

“我们的研究表明，我们不仅可以在全球地震数据中检测到它，而且它与从地球表面收集的熔岩的化学成分中存储的记录一致，而且分布广泛。”

先前的研究还表明，熔岩可能有助于“软化”软流圈，就像开始融化的巧克力一样。事实上，新发现表明事实并非如此。

“当我们想到熔化的东西时，我们直觉地认为熔体一定对材料的粘度起着重要作用，”领导这项研究的德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后研究员JunlinHua说。“但我们发现，即使在熔体分数很高的地方，它对地幔流动的影响也非常小。”

Gazel表示，这些发现于2月6日发表在《自然地球科学》杂志上，为控制地球物理特性和地貌演化的软流圈提供了新的视角。

“没有软流圈，我们就不会有板块构造、山脉或大陆，”加泽尔说。“你还需要这个边界来维持产生火山的构造板块的俯冲，而火山又形成大气并建造富含磷等对行星宜居性至关重要的营养物质的大陆地壳。”

添加了共同作者KarenFischer，布朗大学教授，Hua的博士。顾问在他开始研究时说：“这项工作很重要，因为了解软流圈的特性及其弱化的起源是理解板块构造的基础。”

在布朗大学攻读博士学位时，华在研究土耳其地下地幔的地震图像时萌生了在地球内部寻找新地层的想法。

在戈登研究会议上相遇后，Hua和Gazel开始合作，将地震成像数据与全球软流圈数据库中火山岩的化学记录相结合。他们发现，Hua最初认为是异常现象的部分熔融岩石的证据实际上在世界各地都很普遍，出现在软流圈最热的地方。

“因为我们可以将地震数据与岩石数据放在一起，所以我们有两组完全独立的数据，它们一致并告诉我们在构造板块下方存在全球熔体层，”Gazel说。

另一个发现是，当将熔化图与构造运动的地震测量值进行比较时，没有相关性，尽管熔化层几乎覆盖了地球的一半。这表明熔融层对软流圈和构造板块之间的动力学影响很小。

“我们无法深入软流圈，但我们可以使用地震成像和来自地球深处的样品的化学成分来照亮地球的那部分，就像医生会使用声波图和血液化学来确定病人的情况，”加泽尔说。

“通过这项研究，我们不仅可以更好地了解地球的内部动力学，还可以更好地了解边界层的物理特性，这对包括地球上的生命在内的一切都至关重要。”

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