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    我國學者在“板塊構造”啟動時間的研究方面取得進展

    日期 2020-08-26   來源:地球科學部   作者:熊巨華  【 】   【打印】   【關閉

    圖. 鄂爾多斯內部北西向傾斜Moho圖像及與青藏高原的對比

      在國家自然科學基金項目(批準號:41888101、91855207)的資助下,中國科學院地質與地球物理研究所萬博研究員、田小波研究員、羅斯米切爾(Ross Mitchell)副研究員與澳大利亞麥考瑞大學的袁懷玉博士和德國圖賓根大學的烏維科史兒(Uwe Kirscher)合作,依據地質模型預測,在華北北緣部署高密度地震臺站,準確定位了華北克拉通鄂爾多斯陸塊下方遠古的造山結構。成果以“地震證據揭示全球最早的俯沖系統始于20億年前(Seismological evidence for the earliest global subduction network at 2 Ga ago)”為題,于2020年8月7日正式發表《科學進展》(Science Advances)雜志上。文章鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/6/32/eabc5491。

      “板塊構造”是20世紀的重大科學發現之一。地球何時啟動板塊構造,既是大陸如何演化的核心問題之一,也是回答板塊構造驅動力的前提條件。因此,一直以來,板塊構造啟動時間既是國際地球科學界的前沿問題,更是各國學術界的重點突破方向。國家自然科學基金委員會于2017年和2018年分別啟動了特提斯地球動力學重大研究計劃和“大陸演化與季風”科學中心項目,旨在突破大陸演化和板塊驅動力等重大科學問題。該論文屬于上述項目的研究成果。

      板塊構造啟動時間之爭可以從冥古宙(>40億前)一直到新元古代(<10億前),跨越近3/4的地球歷史。爭論源于科學家對什么現象能夠代表板塊構造啟動無法達成共識。板塊構造啟動后應該有全球聯動效應的表現,應該在關鍵特征上與現代地球的觀測相符合。該研究團隊于2019年4-5月在華北克拉通北緣布設了一條短周期密集觀測剖面進行地下結構探測。高密度的臺站布設(500米臺間距)用于提高橫向分辨率,P波接收函數共轉換點成像方法(CCP)對莫霍(Moho)界面成像的技術已經十分成熟。研究團隊在鄂爾多斯市東勝區地下約45km處發現了向北西傾斜的Moho結構。該結構和全球其他地區的殘存結構高度相似,很可能是全球聯動效應的產物。該研究結果指示,通過3條巨型俯沖帶的匯聚作用,即可縫合可能是地球最古老超級大陸的主體部分。結合全球資料,作者推測該俯沖系統自20億年前開始具有全球聯動效應,該聯動效應標志著板塊構造的啟動,并導致超大陸匯聚、地幔加速冷卻等地球重大變革性事件。

      該研究團隊基于中國特殊的地質條件,利用地質-地球物理學科交叉手段進行觀測和分析,為人類理解地球如何演化提供了關鍵性證據。




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