这样从670公里的地幔层上部会有一股股热的熔岩柱冲出地表形成像夏威夷火山一样的火山热点(图3下)。但是还没有迹象表明热的岩柱能直接穿过670公里处的屏障或者冷的岩石会从上部下降穿过670处分界到下层地幔层。但另一方面也有人认为地幔层的上下搅动更像一个深水壶中的开水一样,进行的是深度的对流搅动,熔岩是从内层地幔的下层自下而上形成岩层的大对流而并非仅在上层地幔中浅表层进行对流。当然简单地讲地球整体就像一个逐渐冷却的铁球,表面的壳逐渐冷却紧缩裂成板块,内部的高温液态部分和表面会形成对流环,而内部引力和高温所形成的高压让球内的液态部分通过对流环裂面冲出球面,而更深的内核则在更高的压力下成为不能流动的固态芯。球在逐渐冷却的过程中不同物质成分会随温度和压力梯度逐渐分层,形成地球的分层结构。
人们利用更为先进的地震成像技术,经过40多年对地球内部的不断探测,越来越认识到地球板块引擎运行的复杂性,但丝毫也没有平息人们在这个问题上的激烈争论。现在的地震成像分析已经表明地下670公里处的分界可能并不是一个不可逾越的屏障,虽然非常困难,但地质板块确实可以穿过670公里处的边界进行流动。现在分层理论的拥护者已经适时地放弃了他们在1000公里及其以下分层边界不可穿越的理论。或者他们已经觉得在地球内部的分层中应该存在一种更加具有弹性的半渗透的边界,其只会限制那些最坚固的岩块或热柱的运动。
如今,地震成像研究已经发现在非洲和太平洋底存在两个由地幔岩石组成的对流团,这两团上升的岩柱就像两个活塞。研究人员还无法确定它们是否比地幔平均的岩层热,由于自身的密度小而向上运动,还是密度更大而不断下沉,或者仅仅是被动地被周围的热流带动向上运动。薄透镜形状的部分融化的岩石团散布在地幔的底部,很像地幔层上升岩柱的底部,当然也可能根本不是。地球化学家研究了来自地幔岩石的元素和同位素,结果显示地幔中可能存在5个存在了数十亿年类似“热库”的岩流团(对流团),它们在地幔中不断融合搅动。但是他们并不知道这些深埋在地幔中的“热库”到底隐藏在哪里。
那么我们将如何拆解这越来越显得复杂的行星热机并弄清楚它是如何驱动板块发生移动的?伴随着诸多的问题和更大的耐心,地球板块构造理论的形成已经经过了半个多世纪,对于板块构造的革新者来说必须更加深入地了解海床以下所发生的事情。
随着更好的地震监测仪在整个地球各个位点的分布,地震波成像技术将会继续获得发展。现在的地震数据已经能够区分成温度和组成所带来的不同信息,通过这些数据科学家们已经能够给出一个更加丰富的地幔结构图像。在实验室里进行实验的矿物物理学家也已经能够找到岩石在深层地幔环境中更多的性质,从而可以用来进一步解读地震波数据中由于缺乏地幔细致结构而不能解读的数据。再加上地球内部运行模型的计算者结合地震学、矿物物理学和地球物理学方面的观测数据(比如地球重力的变化数据)可以给出更加可靠的数值模拟结果。我想40年后一个比较真实的地球内部运动的机制将会呈现在我们面前。(原文RICHARDA.KERR)