海洋不斷變化，時間跨度往往長達數百萬年。直布羅陀海峽下方的俯衝帶經過一段時間的靜止後，將繼續侵入大西洋。葡萄牙里斯本大學（Universidade de Lisboa ）和德國美因茨約翰內斯-古騰堡大學（Johannes Gutenberg University Mainz）的科學家利用電腦模擬顯示，從西地中海開始的俯衝帶將延伸到直布羅陀海峽下方的大西洋。他們的預測表明，這一發展將導致5000 萬年後形成一個新的大西洋俯衝帶，隨後將下沉到地球的地函中。

直布羅陀俯衝帶遷移的三維電腦模擬結果。圖片顯示了俯衝帶在5000 萬年後如何向大西洋傳播。圖片來源：Nicolas Riel

新的地球動力學模型解釋了直布羅陀俯衝帶的演變及其可能的發展，這將有助於大西洋海底的更新。這些發現是里斯本和美因茨的合作夥伴多年合作的成果，最近發表在《地質學》（Geology）雜誌上。

顯示直布羅陀俯衝帶隨時間發展的模擬圖。資料來源：Nicolas Riel 和João Duarte

海洋有各自的生命週期

海洋產生並發展，但最終會縮小並關閉–這一系列事件被稱為威爾遜週期。這週期的基石之一是俯衝的開始，即海洋岩石圈返回地函進行再循環。

日本地質大學的鮑里斯-考斯教授說：”大西洋是獨一無二的，因為這裡幾乎沒有俯衝帶，與太平洋形成鮮明對比。大西洋中唯一發育完全的火山島弧俯衝帶是加勒比海的小安的列斯群島弧和阿根廷南端與南極之間的斯科舍弧，它們都形成於白堊紀。現在即將侵入大西洋的直布羅陀弧是第三個。因此，大西洋是一個獨特的實驗室，可以對俯衝起始進行分析。”

突顯大西洋俯衝帶的地圖，西側為發育完全的小安的列斯群島弧和斯科舍弧，東側為初生的直布羅陀弧。摘自Duarte 等人，2018 年。來源：João C. Duarte

直布羅陀弧是西地中海自約3000 萬年前的漸新世以來形成的俯衝帶的一部分。如今，該弧的大部分位於地中海最西端的阿爾博蘭海之下，並已延伸至大西洋。在過去的500 萬年裡，它向西傳播的速度有所減慢，因此一些研究人員得出結論，它可能已經完全失去活動能力。

鮑里斯-考斯教授和尼古拉斯-裡爾博士強調說：”我們不同意這種觀點。我們的電腦模擬使我們能夠準確地重建直布羅陀弧的物理發展，並評估其未來的發展。”

在計算過程中，研究小組使用了JGU 的MOGON II 超級電腦。模擬從3000 萬年前開始，顯示俯衝帶弧逐漸從法國/西班牙地中海地區向南移動。大約1700 萬年前，弧中心到達北非。卡比利群島等島嶼隨著南移而漂移，並與北非大陸相連。

鮑里斯-考斯教授說：”我們的模型也有助於解釋某些地質觀測結果。大約1000 萬年前，所謂的板塊（即下部板塊中已經進入地函的部分）開始向大西洋推進。直布羅陀弧的大西洋俯衝帶目前大致位於西班牙和葡萄牙邊界線上。”

美因茨和里斯本的地球物理學家預計，未來弧的擴張速度將減慢，大約在2000 萬年後幾乎停滯。在此之後，俯衝帶的遷移速度將加快，在隨後的3000萬年裡，俯衝帶將以半圓形的形式擴展到大西洋，形成一個新的大西洋俯衝系統。

該模型再現了俯衝帶從一個關閉的大洋–本例中為地中海–通過一個狹窄的海洋走廊傳播到一個新的開放大洋–大西洋的過程。 “我們的模擬首次表明，這種形式的直接遷移是可能發生的，”發表文章的第一作者、里斯本大學的若昂-杜阿爾特教授補充說。

編譯自: ScitechDaily