中国地质调查局地学文献中心在《国外地质调查管理》对板块构造的新维度进行报道

来源:地调局地学文献中心 发布时间:2022-11-26
 近日,中国地质调查局地学文献中心在《国外地质调查管理》2020年第1期对板块构造的新维度进行了报道。地球科学中一些经典学说应用新的信息技术和方法,进一步发展、验证、补充了这些研究。如板块构造学说,俯冲带运用3D建模和可视化的新方法,在板块构造理论的缺陷方面为研究人员提供了新的见解,有助于解释俯冲几何形态在地震中起到的作用。得益于这些新技术和新方法,我们可以更广泛地了解地震、火山、滑坡、洪水等灾害的信息,并进行模拟和监测,从而达到防治和减轻灾害的目的。

板块构造学说中至关重要的理论是俯冲作用,在俯冲作用过程中,致密的大洋地壳板块与密度较小的地壳板块发生碰撞,并沉入地幔中。自1960年代以来,科学家已经证明,俯冲带对于造山和地震、海啸与火山等灾害这样的驱动过程尤为重要。但是,俯冲带三维结构是如何影响这些过程的,还了解得甚少。

俯冲带3D建模和可视化的新工具,在板块构造理论的缺陷方面为研究人员提供了新的见解。

根据美国地质调查局(USGS)地球物理学家加文·海斯的观点,有两个主要因素阻碍了科学家对俯冲带结构的研究:缺乏俯冲板块(也称为板块)的3D几何数据,缺乏计算能力和软件,这使研究人员无法对这些俯冲带进行三维研究。但是,这一切都正在发生改变。

从二维到现实

美国地质调查局门登霍尔的研究员柯斯蒂·海尼说:“传统上,地震学家和地球动力学家在研究俯冲带时,其注意力始终集中在二维或横截面上。”

有了更好的数据和更准确的板块和俯冲带外观图,研究人员就可以开始考虑有关俯冲板块几何形状是如何影响地震灾害和地幔流动过程的问题。越来越多的证据表明,板块的3D几何形状对在板块边界发生的地质过程具有重大影响。这帮助贾达马克(纽约布法罗大学地球动力学家)和其他学者填补了板块构造原始理论中长期存在的一些空白。

解开的谜团

关于板块几何形状和地震的其他几项研究表明,平坦板块在产生大型地震中起到一定的作用,包括2016年《科学》杂志上的一篇论文发现,历史上最大的地震往往与俯冲3D几何模型中显示的宽阔而平坦的俯冲板块有关。

我仍然认为,究竟俯冲几何形态在大地震中起到什么作用,仍是一个悬而未决的问题。”海斯说,“但是,我们已经开始建立数据集,使我们能够更好地解决这些问题。”

从终端到云端

目前面临的主要挑战是,我们对这些地下板块3D几何形状的理解是“不完整的且仍在不断变化的”,海尼说,她正在构建基于云版本的USGS板块数据库,数据库可以不断更新,这样,一道工作的研究人员将始终拥有最新的信息来充实他们的模型。“每次地震都是一个新的数据点。”

USGS致力于减轻灾害。海斯说:“我们正在尝试利用这些几何图形来编制诸如地震灾害地图,更广泛地了解地震灾害的信息,以便将来我们有希望更好地减轻这些大地震造成的破坏。”但是他指出,这些3D几何形状还可以帮助回答有关火山和山脉在什么地点形成的问题。

海斯认为,现在有了更好的数据集,重要的是重新审视它们,看看过去50年来我们提出的理论是否成立。(摘自《国外地质调查管理》2020年第1期)

           

像这样的横截面图是理解俯冲带动力学很好的例子

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