这里不妨进行一个简单的思考实验:取一块固体石蜡放在温热的平面上,观察它如何缓慢变软并开始流动。现在想象这一过程放慢一百万倍——这就接近于地质学时间尺度上岩石的行为方式。虽然在人类短暂的时间感知中,岩石坚不可摧,但在足够长的时间尺度和适当的温度压力条件下,即使坚硬的岩石也会表现出流体特性。这正是理解地壳滴落现象的关键视角转换。
要理解这一奇特现象的成因,需要回溯到约2000万年前的地质历史。当时,一个被称为法拉隆板块的古老海洋板块与北美板块在西海岸形成了俯冲带,法拉隆板块滑入北美板块之下,其物质被回收进入地幔。这一过程可类比于两层流动的水流相遇时,密度较大的一层会沉入另一层之下。随着太平洋板块的持续推进,法拉隆板块逐渐破碎,其残余片段缓慢地沉入北美板块下方。
今天,这些碎片中的一块——"法拉隆碎片"——位于中西部地下约660公里处,恰好处于地幔过渡带(410-660公里深)和下地幔的边界。虽然这个碎片早在20世纪90年代就被科学家成像观测到,但直到现在,研究人员才发现它对上方克拉通产生的深远影响。这一发现不仅填补了地球内部结构研究中的重要空白,还为我们理解行星物质循环提供了新视角。
克拉通是地球表面最古老、最稳定的部分,相当于大陆的"核心区域"或"根基",通常年龄在数十亿年以上。它们由地壳和上地幔最上部共同组成,厚度可达200-350公里,远超普通大陆地壳(约30-50公里)。北美大陆的中心部分正是由这样一个古老稳定的克拉通构成。传统地质学认为,克拉通由于其独特的化学成分和物理特性,应该极为稳定,几乎不会发生显著变化。然而,此次研究挑战了这一传统认知。