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大连理工大学唐春安教授团队在《自然通讯》发表板块起源新说

2020-07-17  点击:[]

7月17日出版的《Nature Communications》刊登了大连理工大学建设工程学部唐春安教授(第一作者)及其国际合作团队的研究新成果,题为“Breaking Earth’s shell into a global plate network”。

大家熟知的板块构造学说是近代最盛行的全球构造理论。该学说认为全球的岩石圈主要分为六大板块。这些板块漂浮在“软流层”之上,处于不断运动之中。尽管板块构造运动学说几乎家喻户晓,但迄今为止,地球科学界对于板块构造究竟如何启动,却一直没有很好的解答。唐春安教授国际合作团队(大连理工大学、东北大学、香港大学和美国汉普顿大学),基于唐春安教授团队多年研发的大规模科学计算软件“岩石破裂过程分析”RFPA系统,概念地模拟再现了地球岩石圈的破裂过程,在此基础上提出了一个地球早期板块起源新说。根据该文观点,早期地球的岩浆海在冷却过程中形成坚硬岩石圈,从而阻碍地球内部热能的有效释放,引起地球回暖膨胀,最终导致岩石圈快速破裂成多个板块。该成果为困扰地球科学界多年的板块起源问题提供了新解释。

板块起源是地球科学的最基本问题。《科学》杂志列出的125个需要回答的科学问题,美国地球科学2020-2030发展报告《时域地球》中提出的12个的未解科学问题,以及国家基金委《板块构造与大陆动力学》中提出的19个科学挑战,均将“板块起源”列入其中。


地球岩石圈破裂过程RFPA数值模拟:左为位移分布云,右为应力场分布


唐春安教授长期从事岩石破裂过程机理和数值模拟方法研究。近年来,他基于多年的岩石破坏力学研究基础,积极开展跨界地球科学的交叉学科研究,提出了以地球自身热平衡为驱动力的地球演化新假说——地球大龟裂。通过建立地球系统的热平衡方程,阐述了热平衡性态变化导致地球周期性冷、热变化的基本规律,对地球演化过程中的板块起源、超大陆裂解、漂移和碰撞、火山形成、生物灭绝触发机制、冰河生长与消融以及全球变暖等一系列彼此相关的重大地质事件给出了新的解释,得到地质学科主流的关注。已先后在《Physical Review E》、《American Journal of Science》、《Geological Journal》、《Science Bulletin》和《Nature Communications》等发表数篇地球演化相关论文,连续六年入选爱思唯尔《地球和行星科学》领域中国高被引学者榜单,并被中国地质大学(武汉)外聘为大地构造学科首席教授。

大连理工大学副教授马天辉、博士研究生王永艺以及东北大学博士研究生陈甜甜是该文的合作作者。合作者中还包括香港大学地质系Webb博士和美国汉普顿大学大气与行星科学系Moore教授。他们的早期地球变冷热管模型曾于2013年发表在《自然》主刊。

文献链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-17480-2

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