長久以來,海洋地殼隱沒後就像亞特蘭提斯島一樣消失不見了,但這巨大的海洋板塊那裡去了 呢?它們在地球內部又發生了什麼事呢?這些問題一直是地質學家不斷探討的問題。

有人認為地函分為兩層,而隱沒的海洋地殼只局限在上層的頂端;但最近地震學家利用震波探 測地球內部,得到由地表到地函深2900㎞處的完整震波資料,發現 ”遺失 的板塊確實在地球 的深處。

自1960 年代以來,地質學家就已經知道推動板塊循環的主要動力,是由地球內部的放射性元 素蛻變,釋放出巨大能量所產生的地函熱對流,但是地函對流的真正性質卻一直受到爭議。在實 驗室中實驗岩石學資料和震波資料顯示在地底660㎞ 深處以下,地函物質變得較緻密且黏稠,像 是位於水下面的一層糖蜜。因此有些探測者認為,地函中每一層的擾動都是個自獨立而沒有相互 混合的。

在1980 年代早期,沿著不同的地震途徑,地震學家集合了許多~!地震波波速的資料,在地函中 看到一個微小可辨視的板塊。震波波速的快慢決定於岩石的溫度(岩石愈熱,波速就愈慢),和 岩石的組成成份;因此冷而密度大的板塊會使波速以較快的波速通過。

地震學家發現一個區域,像一個在融熔鐵核上的炙熱沼澤,在那裡,地函的物質包含有較冷的 地殼碎塊。他們觀測這個區域,利用震波通過地函最下部的20㎞ 處,發現震波速率降低了約1 0﹪。較慢的波速通常意味著震波通過較熱的岩石,但是一個極大的波速下降,則是由於岩石的 部分融熔,或岩石成份有很大的差異所造成的。

礦物物理學家報導一個新的證據,指出超低速帶(ULVZ)是由部分融熔的岩石所組成。 假如在超低速帶的岩石是部分融熔的,它會降低剪力波(S波,橫波)的波速甚於壓縮波(P波, 縱波)的波速。在分析了315 個地震波資料後,發現在這個區域裡,剪力波波速比壓縮波波速慢 了三倍。

Santa Cruz研究群發現一個明顯的趨勢,在下部地函較熱區域的下面可以偵測到超低速帶,但 是在較冷區域的下面則偵測不到。另外,超低速帶也在西南太平洋和非洲地區的許多熱點(hot spots,例如:夏威夷、皮肯特島和冰島)的下面可以被偵測到。因此,他們把最下部地函的部分 融熔、其上數百公里的較熱區域和地表的熱點等三者串聯在一起,推論出在熱點上升的plume所 噴出於地表的岩漿是來自地函最深處。

在地函較冷區域的下方沒有發現超低速帶,意味著地函最深處較冷的區域與過去200百萬年來 巨大、寒冷板塊從地表隱沒下去的地方相符合。綜合上述,地函的最下部是板塊沉降的地方,在 那裡沉降的板塊堆積形成相對較冷的大陸;但圍繞它的不是海水,而是由部分融熔的岩漿所 構成的一種炙熱沼澤。

海洋地殼隱沒消失於地表上,隱沒的地殼從地函的頂部延伸到底部,可以一直到融熔鐵質核心 的上方。許多研究者認為,在地核上方,3000㎞深之地函深處的D層,是老板塊的墓園,它們 躺在地函的底部。在D層中所測得的快慢震波波速資料已證實了這個地殼循環的模式。

當然,這裡面仍存在著許多問題,像是目前所觀測到只隱沒至中地函的板塊是否也會延伸至地 函底部?板塊最終的命運會是沉寂的躺在地核和地函邊界嗎?板塊或許被深埋,但這並不意味著 它們不會被擾動。這種種的問題都等待以後分析更多的地震波資料以作進一步的探討。

參考資料:Richard A. Keer(1997)Deep-Sinking Slabs Stir the Mantle. Science, Vol. 257, No. 5300 P. 613-615.


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