石英指出了地殼的弱點

石英指出了地殼的弱點 (Quartz Fingers Weak Spots in Earth’s Crust)
桃園縣立同德國民中學地球科學科邱宇平老師/國立臺灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

石英是地球表面最常見的礦物之一，一項新的研究顯示高含量的石英可能是地殼的弱點，進而成為山脈形成之處 (大陸裂谷例外)。

平均而言，石英的化學性質穩定，常見於花岡岩中，花岡岩組成了約12%的地殼。石英有非常多的變化，包括沙粒和半寶石(如瑪瑙和紫水晶)。這些晶體通常很難在地球表面形成，但在地殼深處的溫度和壓力，使它們很容易變軟和流動─這個特徵使得石英成為地殼最弱的礦物之一。實驗室的研究也發現，豐富的石英是使岩石在高溫和高壓下容易流動的主因。

在新的研究中，猶他州州立大學的地球物理學家Anthony Lowry和倫敦大學皇家哈洛威學院(Royal Holloway)的Marta Pérez-Gussinyé，分析美國西部的地震資料。他們特別注意壓縮波P波(類似空氣中的聲波)；並和較慢的S波比較，S波是由剪力傳遞，波速較慢。

排除地殼岩石在溫度和密度對地震波波速的影響後，研究人員發現地殼較穩定的地方，如洛磯山脈東側，P波傳遞的速度比S波快1.8倍。但在大陸地殼變形的地方─沿洛磯山脈的所有地區，如內華達州中部的盆地，是地殼延伸和減薄之處，那裡的速度比則低於1.8倍。這個門檻可以做為地殼深處的岩石中，分辨石英豐度的標準。

除了解釋正在發生的變形，高含量的石英可能也有助於解釋為什麼地殼一次又一次的在相同的地方破裂；就像超級大陸碰撞後分裂，然而，其他地區相較之下則是毫髮無傷。一旦石英弱化的地殼已經開始伸展或形成褶皺，從下層岩石增加的熱流量，能驅使地殼中的礦物分解出水分子，這個過程更進一步的弱化岩石，使大規模的變形在這個區域發生，而非發生在別處。

加州大學柏克萊分校的地球物理學家Roland Bürgmann認為研究小組的成果「非常有說服力」。儘管研究人員提出石英的存在開啟了岩石弱化的過程，但Bürgmann指出，原始地殼在最初冷卻時所形成的「缺陷」，也可以幫助解釋古老地殼的變形起源。

布朗大學的地震學家Don Forsyth和Bürgmann一樣，認為這個新發現非常有趣，且是合理的。不過他也指出還有其他影響的因素，例如Lowry和Pérez-Gussinyé認為一些特徵歸因於地殼的，實際上可能和更深的地函有關，Forsyth認為他們的研究有過多的假設，而他們的一些結果又源自這些假設。

參考資料：
1. 來源文章： http://news.sciencemag.org/scien … -in-ear.html?ref=hp