板塊構造學說的新動力

板塊構造學說的新動力 (A New Engine for Plate Tectonics)
雲林縣立麥寮高級中學地球科學科 陳婉如老師/國立臺灣師範大學地球科學系 劉德慶教授責任編輯

我們腳下所踩的是漂浮著的板塊，它們相互碰撞形成一系列的山脈、海洋裡的海溝，並將大陸分開。直到現在，科學家們尚未釐清這些板塊移動的原因，新的研究也許提供了答案。一群地質動力學家利用現今的板塊運動和模式模擬，認為板塊移動得快或慢，取決於板塊如何隱沒到海溝，包括拖著板塊的其他部分隱沒的過程。

布朗大學的唐納德福賽斯 (Donald Forsyth) 說：「這是一個很好、很簡單的概念，它可能是對的。」

至今不乏解釋板塊運動速度的理論，有些地球物理學家提出地函的猛烈對流拉扯著上方的板塊，就像滾燙熱水表面浮渣的運動。對流的速度越快，板塊運動的速度也越快。還有其他人認為板塊較老的部份已經冷卻，所以密度較大，它隱沒到地函的速度加上拉扯板塊其它部份的速度，便決定板塊移動的快慢。

在墨爾本的莫納什 (Monash) 大學的地質動力學家博偉達 (Wouter Schellart) 及他的同事測試這些想法，並發現這些想法的不足。他們發現板塊的移動速度是取決於隱沒到海溝前緣的寬度。寬的板塊邊緣在海溝處以較快的速度沉入地函，而窄的板塊邊緣則隱沒得較慢。這個研究小組觀察到在模式模擬裡，也發現相同的關連。

在模式模擬裡：海洋地殼板塊以某個角度隱入地函，就像一個傾斜的輸送帶，但它們也有垂直下沉的分向量。地函抵禦板塊垂直下沉，就像水抵抗槳一般。因此，如果一個下沉的板塊是寬的，邊緣效應相對是比較小的，板塊會隱沒到地函，拖著板塊一起下沉。而一個較窄的板塊會遇到較小的阻力，所以往往會沉下去，而不是在運輸帶上將板塊拉下來。

斯雀勒特 (Schellart) 和他的同事在七月十六日科學雜誌發表他們的發現，他們察覺到北美洲過去的板塊厚度不斷地改變。五千萬年前，從阿拉斯加沿伸到南美洲的巨大法拉隆 (Farallon) 海洋板塊，它快速地在北美洲西部隱沒，滑到大陸的底部，推擠形成南洛杉磯山脈。這個研究團隊推測，在三千萬年前，法拉隆板塊在它中央部分分裂開來，一分為二，消失在北美洲下。剩下較窄的板塊慢了下來，不再推擠南洛杉磯山脈。這個研究團隊的模擬模式，主要是下沉板塊開始拖著海溝向西側移動。研究人員說：這個轉移使大陸拉張，而不是擠壓它，因此創造出內華達州圓丘狀盆地和山脈地形。

福賽斯 (Forsyth) 說：板塊寬度是板塊運動的重要關鍵是一個很不錯的概念，所謂下沉的板塊寬度變化改變了美國西部的說法也似乎言之有理，但是，這歷史是非常複雜的，它可以讓人們繼續思考。俄勒岡大學的地震學家尤金 (Gene Humphreys) 也同意這歷史的部分，在美國西部下的地震影像顯示了大量的岩石碎片，這些碎片以前無法告訴我們三千萬年來發生什麽事，現在終於有了答案。

資料來源：
A New Engine for Plate Tectonics – Science | AAAS. http://www.sciencemag.org/news/2010/07/new-engine-plate-tectonics