日本語AIでPubMedを検索
地球の殻を地球規模のプレートネットワークに壊す
Breaking Earth's shell into a global plate network.
PMID: 32681054 DOI: 10.1038/s41467-020-17480-2.
抄録
地球のプレートテクトニック冷却システムの開始メカニズムは未だに不明である。しかし、この岩層圏がどのようにして最初にプレートに分割されたかについてのモデルは、そのメカニズムや典型的な初期プレートスケールに収束していない。これまでの研究に共通しているのは、この固体力学の問題を評価するために連続体力学近似を用いていることである。本研究では、3次元球殻モデルを用いて、熱膨張による岩盤の隆起に類似した自己組織化した破壊メカニズムを実証しました。その結果として得られる亀裂の間隔は岩盤の厚さとレオロジーの関数であり、幾何学的に規則的な多角形のテッセレーションは、亀裂の長さを最小化することができるため、エネルギー的に有利な解決策であることが分かりました。したがって、これまでの研究で予想されていた初期の岩盤の温暖化そのものが、破壊や亀裂の伝播を引き起こし、多プレートテクトニクスの発生に必要な条件を整えることになると考えられます。
The initiation mechanism of Earth's plate tectonic cooling system remains uncertain. A growing consensus suggests that multi-plate tectonics was preceded by cooling through a single-plate lithosphere, but models for how this lithosphere was first broken into plates have not converged on a mechanism or a typical early plate scale. A commonality among prior efforts is the use of continuum mechanics approximations to evaluate this solid mechanics problem. Here we use 3D spherical shell models to demonstrate a self-organized fracture mechanism analogous to thermal expansion-driven lithospheric uplift, in which globe-spanning rifting occurs as a consequence of horizontal extension. Resultant fracture spacing is a function of lithospheric thickness and rheology, wherein geometrically-regular, polygonal-shaped tessellation is an energetically favored solution because it minimizes total crack length. Therefore, warming of the early lithosphere itself-as anticipated by previous studies-should lead to failure, propagating fractures, and the conditions necessary for the onset of multi-plate tectonics.