地球构造板块运动背后基本过程的新模型

里斯本大学(葡萄牙)和约翰内斯古腾堡大学(德国)的一个研究小组首次开发了一个先进的数值模型，该模型是地球构造板块运动背后的主要过程之一。

构成地球表面的构造板块就像拼图一样，不断地以非常缓慢的速度运动——平均而言，它们每年只移动大约 10 厘米。但这些拼图并不完全融合在一起：一个板块上的某些区域最终会下降到另一个板块之下——所谓的俯冲带，是地球动力学的核心。这种运动是缓慢的，但它可以导致大量能量释放的时刻，并且数千年来，在这些地区形成了大山脉或海沟。

这些俯冲带是如何起源的，它们是如何随着时间的推移而演变的?地质学家已经知道，在这些带中，在数千年的时间尺度上，这个过程可能会停滞和逆转，从而产生新的俯冲带。但是仍然有必要知道这是如何发生的，并在模型中包含了这个过程中涉及的各种(和巨大的)力量。第一次可以在三个维度上模拟新俯冲带形成的最常见过程之一，确保所有力都被动态和真实地建模，包括地球自身的重力。

“俯冲带是我们星球的主要特征之一，也是板块构造和地球全球动态的主要驱动力。俯冲带也是发生大地震的地方，就像太平洋火环一样，世界上最大的俯冲带系统。因此，了解新的俯冲带是如何开始的以及这个过程是如何发生的非常重要”，该研究的第一作者、多姆路易斯研究所研究员 Jaime Almeida 解释说，在里斯本大学科学学院 (Ciências ULisboa)。

导致这些结果的每个模拟都需要长达一周的时间在约翰内斯古腾堡大学(德国)的超级计算机上进行处理。但要在这台超级计算机上运行可能需要数周甚至数月的时间——要不是这所大学最近开发的计算代码比其他可用代码效率高得多。

“理论上已经提出，新的俯冲带更有可能从先前存在的俯冲带中形成，但这种模型从未进行过。在某种程度上，它似乎比预期更容易和更有可能”，解释说João Duarte 是 Instituto Dom Luiz 的研究员，也是这项研究的合著者，现已发表在Communications Earth and Environment杂志上。

该模型开辟了新的视角范围，代表了研究地球特定区域的起点：“我们现在将这些模型应用于特定案例，例如从大西洋、加勒比海开始的俯冲带，斯科舍弧，毗邻南极洲，位于葡萄牙西南部边缘，可能导致大西洋的闭合。1755年里斯本地震可能是我们边缘开始俯冲的预兆，并且有海洋地质支持它的数据”，João Duarte 总结道。

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