直到20世纪80年代 , 地质学家们还对上地幔发生的地震感到困惑 , 至今仍没有对它们发生在那里的原因达成一致 。 伯恩利和她的博士导师矿物学家哈里·格林(Harry Green)提出了一个可能的解释 。 在20世纪80年代的实验中 , 两人发现橄榄石矿物相并不是那么整齐和干净 。 例如 , 在某些条件下 , 橄榄石可以跳过瓦德斯莱石相 , 直接进入林伍德石相 。 就在橄榄石向林伍德石转变的时候 , 在足够的压力下 , 这种矿物实际上会断裂而不是弯曲 。
伯恩利说:“如果我的样本没有发生转变 , 它就不会破裂 。 ”“但当我开始变形的时候 , 我在挤压它的同时 , 它就会破裂 。 ”
伯恩利和格林在1989年的《自然》杂志上报道了他们的发现 , 认为过渡带的这种压力可以解释400公里以下的地震 。
不断深入
然而 , 这次的小笠原地震比这个过渡区更深 。 在752公里深的地方 , 它起源于一个应该正好位于下地幔的位置 。
如上图所示:地球各个结构常见的矿物 。
南加州大学的地球物理学家海蒂·休斯顿(Heidi Houston)表示:“一种可能是上地幔和下地幔的边界并不完全在地震学家预计的博宁地区 。 小笠原岛附近的区域是一个俯冲带 , 一块海洋地壳潜入一块大陆地壳之下 。 这类事情往往会产生扭曲效果 。 这是一个复杂的地方 , 我们不知道上地幔和下地幔之间的边界在哪里 。 ”
这篇论文的作者认为 , 俯冲板块的地壳本质上可能已经牢固地落在了下地幔上 , 使那里的岩石承受了巨大的压力 , 产生了足够的热量和压力 , 导致了一次非常不寻常的断裂 。 然而 , 伯恩利怀疑最有可能的解释与矿物的不良行为有关 , 或者至少是奇怪的行为 。 她认为 , 向地心倾斜的大陆地壳比周围的物质冷得多 , 这意味着该地区的矿物可能不够温暖 , 不足以在给定的压力下完成它们本该完成的相变 。
伯恩利说 , 钻石和石墨又是一个很好的例子 。 钻石在地球表面并不稳定 , 这意味着它们不会自发形成 , 但当你把它们放在订婚戒指上时 , 它们不会降解成石墨 。 这是因为碳原子需要一定数量的能量来重新排列 , 而在地球表面温度下 , 这种能量是不可用的(除非有人用X射线激光照射钻石) 。
伯恩利还认为 , “类似的事情可能会发生在橄榄石的深度 。 这种矿物可能在足够的压力下转变为非脆性相 , 但如果太冷 , 比如说 , 因为周围有一块巨大的寒冷的大陆地壳 , 它可能仍然是橄榄石 。 这可以解释为什么地震可能起源于地壳下部 , 只是那里没有科学家预期的那么热 。 我的一般想法是 , 如果材料温度足够低 , 产生足够的压力 , 在地震中突然释放出来 , 那么也足够冷 , 橄榄石就会卡在它的橄榄石结构中 。 ”
【科学家认为:探测到的751公里最深地震,本应是不可能发生的】休斯顿表示:“无论地震的原因是什么 , 都不太可能经常发生 。 世界上只有大约一半的俯冲带经历过深地震 , 而这种超深地震之前的大地震平均每2到5年发生一次 。 这种情况非常罕见 。 ”
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