就像所有的行星一樣,地球是重力的產物。一點一點的,成長中的塵土與岩石質量拉近了足夠的材料,形成了我們現在稱為家的、圓腫的礦物球。

重力的影響

到今日,重力仍然持續從內部在形塑我們的行星,且是以比我們所想更細緻的方式來進行。一項新研究強調了,深藏地底結構的細微引力效果,會對上頭板塊的升降,有什麼可能的影響。

此研究背後的研究人員將其比擬為,貼附在水面下的冰山上的冰質量。它們並不是立即可見,但在結構以及向上發生的變化上,仍然扮演很重要的角色。

這些深藏的引力推拉能夠沿著地球地殼上的斷層,產生劇烈的運動,使山帶崩塌、並使地表下深達 24 公里處的岩石被暴露出來,產生稱為變質核雜岩(metamorphic core complexes)的結構。

先前,雖然許多研究都試著解釋形成變質核雜岩背後的明確機制,但是它們演變的情況依然是個謎。研究人員將數十年來,對這些複合體的來源與機制所進行的討論取權重,而辨識出了在複合體形成背後,關鍵的地質學過程。

電腦模型

研究團隊研究了在美國鳳凰城(Phoenix)與拉斯維加斯(Las Vegas)周邊的變質核雜岩,確定了它們似乎是過去崩塌山帶的遺留物。

藉由使用電腦模型來畫出,地表風貌最有可能隨著時間怎麼樣變化,研究人員發現,最主要形成變質核雜岩的驅動力,似乎是它們地殼根部(crustal root)的先厚化、然後再弱化。

地殼根部形成於山脈下方較輕的地殼變厚的地方,侵入並取代較重的地函。研究人員解釋說,當這些變厚的山腳因為包括熱、流體運動、以及熔岩而弱化時,它們可能會崩塌,扭曲底下相對的地殼層。

這讓變質核雜岩的表面暴露於「穹頂上曲」(domed upwarp)中,而它們不穩定形成的痕跡,能夠在稱為糜稜岩(mylonites)的扭曲岩石中被看到。

根據研究人員的模型,這個延伸的崩塌整個是由重力所驅動,是由重力拉扯上覆地殼、及其與地函邊界中不同密度的材料所造成。

研究貢獻

這項研究是建構於兩項在先前、由同一個研究團隊所進行的相關研究。在一項 2022 的研究中,他們對美國西南部同一個區域建造模型,顯示說它在變質核雜岩之前、之間與之後可能長什麼樣子,將構造運動與氣候變遷作連結。

在這之前,來自同個研究團隊的、一項 2021 年的研究顯示說,地球深處的力量與氣候結合後,會如何影響地表風貌,並且影響在化石紀錄中發現的哺乳類多樣化及物種擴散。

這項新研究可能改變我們了解地球歷史的方式、並且能夠預測在未來,當重力對地殼進行拉扯與刺激時,地表風貌會如何持續演化。而且,研究人員認為,他們的模型方法可能可以幫助地質學家了解世界上其他的山區,在那些地方,地殼根部粗化且部分地崩塌。

根據研究人員,這項研究的發現「可能可以解釋世界上許多暴露出的古老片麻岩穹頂;在那些地方,脆弱的頂蓋可能透過侵蝕所移除,而使得隆起的變質穹頂核心被暴露出來。」

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參考資料:

  1. Nield, D., (2022, October 17). Gravity Is Still Shaping Earth’s Surface from Deep Within, New Study Finds. ScienceAlert
  2. Bahadori, A. et al., (2022, September 26). The role of gravitational body forces in the development of metamorphic core complexes. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-022-33361-2
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/gravity-is-still-shaping-earths-surface-from-deep-within-new-study-finds(圖:ESA/HPF/DLR)
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