科学家首次直接观测到一个俯冲带正处于分裂过程中。日前，这一发现发表于《科学进展》期刊，为地球表面随时间变化的机制提供了前所未有的视角，并对太平洋西北地区未来地震风险提出了新见解。


研究人员首次捕捉到俯冲带消亡过程，卡斯卡迪亚下方的构造板块正在逐块撕裂。这种缓慢的地质解体现象揭示了大陆演化机制与特大地震的孕育模式。图片来源：路易斯安那州立大学

俯冲带是地球上最强大、最活跃的地质构造之一。它们推动大陆在地球表面移动，引发大规模地震和火山喷发，并将地壳物质循环输送至地幔深处。

然而这些区域并非永恒存在。倘若俯冲带永不消亡，大陆将持续碰撞合并，吞噬海洋并抹去地球大部分地质历史。数十年来，科学家一直困惑于这些庞大体系最终如何走向终结。

“启动俯冲带如同推火车上山，需要巨大能量，但一旦开始运动，就像火车俯冲下坡无法停止。终结它需要戏剧性事件，其本质上就是一场火车失事。”美国路易斯安那州立大学地质学家Brandon Shuck表示。

在温哥华岛近海的卡斯卡迪亚俯冲带，科学家目睹了这场“火车失事”的展开。此处胡安·德富卡板块和探险家板块正缓慢滑入北美板块下方，最新数据显示该构造系统正在自我撕裂。

研究人员采用地震反射成像技术（相当于对地球内部进行超声检测）结合详细地震记录观测这一过程。生成的图像揭示了海洋板块断裂处的深层裂缝。

“这是我们首次清晰捕捉到俯冲带消亡过程的现场画面。”Shuck表示，“板块并非瞬间停止，而是逐块撕裂形成小型微板块和新边界。这不像重大火车事故，更像目睹列车逐渐脱轨，一节车厢接一节地分离。”

地震数据印证了图像显示的内容。沿75公里长的撕裂带，部分区段仍保持地震活动，其他区段已归于沉寂。“当某块区域完全断裂后，由于岩石不再相互咬合，就不再产生地震。”Shuck解释道。特定区域的地震静默表明板块部分区段已完全分离，且裂隙正随时间逐渐扩大。

随着大板块不断碎裂，其运动动量持续衰减。如同从失控列车上切断车厢，每次断裂都会削弱俯冲拉力，直至整个俯冲过程完全停滞。尽管每个阶段需历时数百万年，这些渐进过程共同标志着俯冲带的消亡。

这种缓慢分裂机制有助于解释地球历史上的疑难现象，如古老构造板块的残留碎片和异常区域的火山活动喷发。

板块分裂不仅终止运动，更重塑地球形态。当每个碎片分离时，会形成“板片窗口”使热地幔物质上涌，引发火山活动喷发。随时间推移，新微板块形成，旧板块漂移，边界再次变迁。“这是渐进式的解体过程，一次一个阶段，与地质记录中火山岩年龄顺序呈现的阶段性特征高度吻合。”Shuck说。

研究团队总结，卡斯卡迪亚地区仍具备发生特大地震与海啸的能力。理解新识别断裂如何影响未来破裂行为，将有助于完善灾害评估体系。（来源：中国科学报 张晴丹）

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ady8347