地球熱而粘稠的中心及其冰冷堅(jiān)硬的外殼都是構(gòu)造板塊爬行（有時(shí)是災(zāi)難性的）運(yùn)動(dòng)的原因。但現(xiàn)在新研究揭示了一種耐人尋味的力量平衡，滲出的地幔創(chuàng)造了超級(jí)大陸，而地殼將它們撕裂開來。為了得出這個(gè)關(guān)于板塊構(gòu)造過程的結(jié)論，科學(xué)家們創(chuàng)建了一個(gè)新的地球計(jì)算機(jī)模型，將地殼和地幔視為一個(gè)無縫系統(tǒng)。隨著時(shí)間推移，這個(gè)虛擬行星表面大約60%的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是由相當(dāng)淺的力量驅(qū)動(dòng)，即在表面的前62英里(100公里)內(nèi)，地幔的深層攪動(dòng)對(duì)流推動(dòng)了其余活動(dòng)。

當(dāng)大陸被推到一起形成超級(jí)大陸時(shí)，地幔變得特別重要，而當(dāng)超級(jí)大陸在模型中分裂時(shí)，淺層力占主導(dǎo)地位?？茖W(xué)家們?cè)凇犊茖W(xué)進(jìn)展》期刊上發(fā)表的這個(gè)“虛擬地球”是第一個(gè)將地殼和地?！耙暈椤币粋€(gè)相互連接的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模型。在此之前，研究人員會(huì)在地幔中制作熱驅(qū)動(dòng)對(duì)流的模型，這些模型與真實(shí)地幔觀測(cè)結(jié)果相當(dāng)吻合，但并不模擬地殼。而地殼中板塊構(gòu)造的模型，可以預(yù)測(cè)這些板塊如何運(yùn)動(dòng)的真實(shí)世界觀測(cè)，但不能很好地與地幔的觀測(cè)相吻合。

顯然，模型將兩個(gè)系統(tǒng)組合在一起的方式中缺少了一些東西。巴黎PSL大學(xué)的Ecole Normal Supérieure研究生院教授尼古拉斯·科爾蒂斯說：對(duì)流模型對(duì)地幔有好處，但對(duì)板塊沒有好處，板塊構(gòu)造對(duì)板塊有好處，但對(duì)地幔沒有好處，整個(gè)系統(tǒng)演變背后的故事就是兩者之間的反饋。從小學(xué)使用的地球內(nèi)部模型，都顯示出一層薄薄的地殼覆蓋在熱的、可變形的地幔層之上。這個(gè)簡(jiǎn)化模型可能給人的印象是，地殼只是在地幔上沖浪，被下面無法解釋的洋流這樣那樣地移動(dòng)著。

地殼和地幔

但這并不完全正確，地球科學(xué)家早就知道地殼和地幔是同一個(gè)系統(tǒng)的一部分，它們逃不掉地聯(lián)系在一起。這一認(rèn)識(shí)提出了這樣一個(gè)問題，即究竟是表面的力：例如一塊地殼俯沖到另一塊地殼之下，還是地幔深處的力：是構(gòu)成地殼板塊運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力？研究發(fā)現(xiàn)，答案是這個(gè)問題是不適定的，這是因?yàn)檫@兩層是如此的交織在一起，它們都做出了貢獻(xiàn)。在過去的20年里，科學(xué)家們一直致力于建立計(jì)算機(jī)模型來真實(shí)地模擬地殼和地幔之間的相互作用。

在21世紀(jì)初，一些科學(xué)家開發(fā)了地幔熱驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(對(duì)流)的模型，這些模型自然地產(chǎn)生了一些看起來像是地表板塊構(gòu)造的東西。但這些模型是勞動(dòng)密集型的，沒有得到很多后續(xù)工作?，F(xiàn)在科爾蒂斯和同事花了八年時(shí)間研究了這個(gè)新模型，僅僅運(yùn)行模擬就花了9個(gè)月。研究團(tuán)隊(duì)必須首先創(chuàng)建一個(gè)模擬地球，完成真實(shí)參數(shù)：從熱流到構(gòu)造板塊的大小，再到超級(jí)大陸形成和解體通常需要的時(shí)間長(zhǎng)度，在很多方面，這個(gè)模型并不是對(duì)地球的完美模擬。

建立地球模型

例如，該程序不會(huì)跟蹤以前的巖石變形，因此以前變形過的巖石將來在其模型中不會(huì)更容易變形，就像真實(shí)情況一樣。但該模型仍然產(chǎn)生了一個(gè)看起來逼真的模擬地球，包括俯沖帶、大陸漂移和大洋海脊和海溝。研究發(fā)現(xiàn)，除了表明當(dāng)大陸匯聚在一起時(shí)地幔力占主導(dǎo)地位外，被稱為地幔柱的熱巖漿柱并不是大陸分裂的主要原因。俯沖帶是大陸分裂的驅(qū)動(dòng)力，其中一塊地殼被壓在另一塊地殼之下，地幔柱隨后發(fā)揮作用。

上升羽流可能到達(dá)被俯沖帶產(chǎn)生的力削弱的地表巖石。然后，悄悄進(jìn)入這些較弱的地方，使超級(jí)大陸更有可能在該位置裂開。研究人員表示：下一步是用觀察搭建模型和現(xiàn)實(shí)世界的橋梁，在未來，這個(gè)模型可以用來探索從主要火山活動(dòng)事件到板塊邊界如何形成，再到地幔如何圍繞地球自轉(zhuǎn)的一切。