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    我国学者在“板块构造”启动时间的研究方面取得进展

    日期 2020-08-26   来源:地球科学部   作者:熊巨华  【 】   【打印】   【关闭

    图. 鄂尔多斯内部北西向倾斜Moho图像及与青藏高原的对比

      在国家自然科学基金项目(批准号:41888101、91855207)的资助下,中国科学院地质与地球物理研究所万博研究员、田小波研究员、罗斯米切尔(Ross Mitchell)副研究员与澳大利亚麦考瑞大学的袁怀玉博士和德国图宾根大学的乌维科史儿(Uwe Kirscher)合作,依据地质模型预测,在华北北缘部署高密度地震台站,准确定位了华北克拉通鄂尔多斯陆块下方远古的造山结构。成果以“地震证据揭示全球最早的俯冲系统始于20亿年前(Seismological evidence for the earliest global subduction network at 2 Ga ago)”为题,于2020年8月7日正式发表《科学进展》(Science Advances)杂志上。文章链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/32/eabc5491。

      “板块构造”是20世纪的重大科学发现之一。地球何时启动板块构造,既是大陆如何演化的核心问题之一,也是回答板块构造驱动力的前提条件。因此,一直以来,板块构造启动时间既是国际地球科学界的前沿问题,更是各国学术界的重点突破方向。国家自然科学基金委员会于2017年和2018年分别启动了特提斯地球动力学重大研究计划和“大陆演化与季风”科学中心项目,旨在突破大陆演化和板块驱动力等重大科学问题。该论文属于上述项目的研究成果。

      板块构造启动时间之争可以从冥古宙(>40亿前)一直到新元古代(<10亿前),跨越近3/4的地球历史。争论源于科学家对什么现象能够代表板块构造启动无法达成共识。板块构造启动后应该有全球联动效应的表现,应该在关键特征上与现代地球的观测相符合。该研究团队于2019年4-5月在华北克拉通北缘布设了一条短周期密集观测剖面进行地下结构探测。高密度的台站布设(500米台间距)用于提高横向分辨率,P波接收函数共转换点成像方法(CCP)对莫霍(Moho)界面成像的技术已经十分成熟。研究团队在鄂尔多斯市东胜区地下约45km处发现了向北西倾斜的Moho结构。该结构和全球其他地区的残存结构高度相似,很可能是全球联动效应的产物。该研究结果指示,通过3条巨型俯冲带的汇聚作用,即可缝合可能是地球最古老超级大陆的主体部分。结合全球资料,作者推测该俯冲系统自20亿年前开始具有全球联动效应,该联动效应标志着板块构造的启动,并导致超大陆汇聚、地幔加速冷却等地球重大变革性事件。

      该研究团队基于中国特殊的地质条件,利用地质-地球物理学科交叉手段进行观测和分析,为人类理解地球如何演化提供了关键性证据。




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