地震层析成像

地震层析成像技术是一项强大的技术,它为理解板块驱动机制提供了深入的见解。这项技术在原理上与CT (计算机断层扫描)扫描并创建三维图像地球的内饰由多种信息结合而成地震地震波在的位置或焦点上产生地震向各个方向扩散的,类似于从光源发出的光线。由于地震发生在地壳的许多地方,来自许多来源的信息可以合成,模拟旋转x射线CT扫描的光束。因为它们的速度取决于密度,温度,压力,刚性,以及它们所经过的物质的相位,地震波的速度提供了线索作文地球内部的一部分。地震能源被温暖的物质所吸收,从而使波速减慢。因此,地幔中异常温暖的区域在地震上是缓慢的,这清楚地将它们与更冷、更坚硬、异常快速的区域区别开来。

层析成像显示,在大约100公里(60英里)深处,海洋脊和俯冲带等表面特征之间有着密切的对应关系。地幔中的热区位于洋脊之下,冷区位于俯冲带之下。然而,在更深的深度,这种模式更复杂。层析成像可以追踪下面的俯冲带中美洲而且日本靠近核心-地幔边界,这表明上地幔和下地幔之间670公里(约420英里)深的过渡并不是地幔流动的不可逾越的障碍。这些图像还表明,一些俯冲板已经堆积在板墓地(部分俯冲板保留部分完整的区域);在几个大陆和海洋的部分之下,但在核幔边界之上的地幔中观察到这些。

地球动力学模型表明,俯冲板块最初可能在地表以下670公里的深度聚集,然后迅速下降到核幔边界(位于约2900公里[1800英里]深),这一过程被称为板块雪崩.更一般地说,是地球化学和同位素作文的海洋玄武岩(源于地幔的融化)似乎需要来自俯冲板块的化学贡献。综合现有资料,俯冲板块渗透到深部地幔,板块拉力是重要的板块驱动机制。

对热点区域下方的地幔直接成像,确定了异常温暖的地幔一直延伸到核心-地幔边界,为地幔柱的存在以及地幔柱存在的可能性提供了强有力的证据假设可能是地幔的重要贡献过程对流

深层地幔(地幔底部300-500公里[200-300英里])的组成被认为是非常重要的异构,它可能在板块驱动机制中发挥基本作用。除了成为俯冲板块的潜在墓地之外地质时期深部地幔的非均质性可能是地核与地幔化学交换的产物。此外,模拟核幔边界附近条件的实验已经确定了一个重要的矿物反应(钙钛矿到后钙钛矿反应)。这个反应是放热的(它释放能量),因此它可以增强地幔柱的形成。

不同的意见和未回答的问题

持异议者

经过几十年的争论,概念大陆漂移最终被大多数西方科学家接受为板块的结果构造哈罗德·杰弗里斯爵士继续他一生反对大陆漂移的观点,理由是他对地幔性质的估计表明板块运动是不可能的。总的来说,他没有考虑到越来越多的地球物理学和地质学论据,这些论据支持地球有一个可移动的外壳这一概念。

尤其是俄罗斯科学家Vladimir Vladimirovich Belousov,他继续主张地球是静止的大陆以垂直运动为主。然而,这个模型只是模糊地定义了可能导致运动的力。后来,俄国地质学家开始把板块构造学说视为一种有吸引力的理论和可行的理论替代别洛乌索夫及其追随者的观念

1958年,澳大利亚地质学家沃伦·凯里提出了一个与之竞争的模型,被称为膨胀地球模型。凯里接受了中生代早期断裂的存在泛古陆以及后来碎片的散布形成的新海洋盆地但他把这一切都归因于地球的膨胀,地球的直径在晚期可能要小得多古生代.在他看来,大陆代表了扩张前的地壳,扩大后的表面应该完全被海洋容纳。这个模型解释了海底的扩张和地球的年轻时期海洋地壳;然而,它未能充分处理俯冲和压缩的证据。凯里的模型也没有解释为什么这个过程应该在地球形成后40亿年才开始,而且它缺乏一个合理的机制来解释如此大的膨胀。最后,它忽视了大陆漂移存在之前的证据泛古陆

悬而未决的问题

在他的名著中《科学革命的结构(1962),哲学家托马斯·库恩指出科学它并不总是以人们通常认为的那种渐进而庄严的方式前进。大多数自然科学都是从随机收集的观察开始的,不太考虑它们的意义或彼此之间的关系。随着观测数量的增加,有人最终将它们合成为一个全面的模型,称为a范式.范式是框架,或者上下文这被认为是正确的,因此指导解释和其他模型。当一种范式被接受时,应用该范式就会取得进步。当观察的分量指向旧范式的不足,而又没有一个全面的模型可以解释这些矛盾时,危机就出现了。重大突破往往来自直觉的飞跃,这可能与传统智慧和广泛接受的证据相反,而对核实和证明的严格要求则被暂时放松。如果要创造一种新的范式,它必须解释旧范式的大部分观察结果和大多数矛盾。

思考模式的转移构成科学革命;因此,在经过严格的证据分析得出结论之前,它往往会被广泛接受。板块构造的地质革命当然就是这样,这也证实了库恩的观点:除非别无选择,只能承认传统理论已经失败,否则新的范式不太可能取代现有的范式。因此,虽然韦格纳没能说服科学界吗大陆漂移在美国,后来的板块构造理论在40年后被欣然接受,尽管它对大部分相同的理论仍然持开放态度批评这导致了大陆漂移的消失。

板块构造学的最大成就是在海洋盆地中取得的,在那里,额外的几十年努力已经证实了它的假设,并使研究人员能够构建过去1.5亿至2亿年间板块运动的精确而可信的历史。早期中生代而且古生代大陆重建不那么严格,因为当代的海洋地壳已经被俯冲。在很大程度上,用于重建1.5亿年前大陆的原理与Wegener所使用的原理相似(即,与古代大陆和地体的地质演化相匹配)。然而,现代数据库比魏格纳在他的时代所拥有的数据库要大得多;它可以以更高的分辨率重建板块。尽管地球科学家们在一些细节上意见不一,但有广泛的共识共识在板块重建上显生宙(5.41亿年前至今)。