蜡发现是用于建模海底和构造微孔板的覆盖材料

美国的物理学家已证明蜡是海域的完美模型。使用蜡的蜡,康奈尔和哥伦比亚的地球物理学家制作了构造微孔板的预测模型 - 第一次是板块构造的最重要和最不太理解的特征之一。今天报告了这项研究新物理杂志物理研究所(IOP)出版社共同出版德国物理学会

这种突破使科学家更清楚地了解板块构造的机制:地球转移的陆地数量如何随着时间的推移而变化,如何产生地震,火山爆发,贵金属集中在富缝中。构造微孔板还可以帮助识别许多科学家争论的这种过程是引发地球上生命的演变的关键因素,发生在太阳系中的其他机构上。

Richard Katz,现在在哥伦比亚大学,以及Eberhard Bodenschatz
康奈尔大学(进行这项研究的地方)已经建立了第一个数学模型,成功地描述了“构造微板块”——在大洋中脊发现的海底动态漩涡——的行为。他们在《新物理学杂志》上发表了一篇文章,宣布了他们的模型,成功地预测了微板块的行为,正如在一个海底比例模型中观察到的那样:一个从下面加热的蜡罐。自20世纪70年代以来,科学家们一直在用蜡来模拟海底。这项研究首次将这些精巧的蜡模型与地壳中的真实图案联系起来。

就像被困在两片金属之间的滚珠轴承,构造微板块是旋转的地壳块,它们在大洋中脊部分开始重叠的地方诞生,然后随着年龄的增长而变大,并随着新的海底逐渐远离扩张的脊。它们的直径可达250英里,每百万年旋转15度(以地质标准衡量是快的)。

众所周知,只有12个,它们是板块构造的最不理解的特征之一。

这项实验始于1998年,在康奈尔大学物理系的地下室里进行
部门。Eberhard Bodenschatz教授建立了一个装满蜡的大容器,用来模拟海底山脊的扩张。蜡从下面加热,但通过空调设备从上面冷却,所以表面变成坚硬的外壳,而中心和底部仍然是熔融的。一对长而直的桨慢慢地从中心移开,将地壳拉开,导致新的熔融物质上升并在表面凝固,就像在地球的洋中脊形成新的海底一样。

博登夏茨和他的研究小组的学生们立即开始注意到蜡的特征类似于在地球上看到的各种地质特征。他们发现蜡中生长的结构与转化断层非常相似,比如圣安德烈亚斯断层、裂谷,以及火山口熔岩湖表面的锯齿状裂谷。他们还发现,当桨以一定的速度将表面拉开时,一种罕见的螺旋状海洋中部脊状结构——微板块——就会形成并演化,类似于已知存在于东太平洋隆起的结构,比如太平洋复活节岛附近的复活节微板块。

来自哥伦比亚大学的理查德凯茨说:“当我加入康奈尔的研究团队时,我被扫描的微孔板着迷,他们可以在蜡中创造,并认为我们可以使用模型开始了解地球上的真实微孔板如何实现准确地描述它们如何在数学上表现,所以我们可以预测他们的运动“。

他们使用安装在水槽上方的摄像机对微板的形成进行了详细的观察,直接向下观察微板形成的表面。灯被安装在熔化的蜡中,并向上引导,这样相机拍摄的照片就能显示出地壳的厚度,因为对比的差异。

使用这些观察,KATZ和他的主管Eberhard Bodenschatz旨在基于关于微孔板行为的现有假设来编写数学表达。他们发现他们的模型完美预测了微孔板的演变,现在可以预测他们将如何表现。

凯茨说:“微孔板在海底和蜡箱上有一个独特的图案。我们现在可以使用这种模式来预测它们如何随着时间的推移而发展,因为它们会随着年龄的增长而移动和转变如何移动和转移微孔板会影响周围的地壳和生育的中海脊。

它还应该帮助我们在地壳或非常古老的地壳中识别非常年轻的微孔板。它甚至可以帮助我们在太阳系中的其他机构上识别板块构造。“

在他们的论文中,Katz和Bodenschatz介绍了为什么首先形成微孔板。事实证明,它可能是因为周围的地壳是一个
奇异的嵌合体:既不改变断层也不改变伸展的山脊,而是一种不稳定的形态
之间。当地壳移动变得更加稳定时,地壳重叠的区域,并且由于彼此相对,可能会产生旋转微孔板。

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