这些浮游有孔虫（Planktonic foraminifera）采自墨西哥湾，是许多海洋水生食物链的基础。死后，它们的躯壳会沉淀在海底，形成石灰质或白垩质的沉积岩。当这些沉积岩累积到一定量后，便能够对大陆的运动产生类似“润滑剂”的作用。
图片来自：Randolph Femmer，美国地质勘探局
近日，一项来自美国德克萨斯大学奥斯汀分校的新研究证明了地球上的生命与大陆运动之间可能存在的一种联系。该研究发现，那些通常由生物残骸组成的沉积物在决定大陆漂移的速度方面起着重要作用。这个发现十分重要，因为它不仅挑战了现有关于板块之间如何作用的一些观点，还揭示了地质运动、气候以及地球生命之间的潜在反馈机制。
这项于11月15日发表在《地球与行星科学通讯》杂志上的研究对沉积物如何调节构造板块间的移动和俯冲作用进行了阐述。它们甚至可能在山脉的快速隆起和地壳增长过程中也起到了一定作用。文章第一作者是来自杰克逊学院研究员、瑞士苏黎世联邦理工学院教授Whitney Behr， 合作作者是来自德克萨斯杰克逊学院地球物理研究所的地球科学教授Thorsten Becker。
贝壳和浮游生物的残骸在海底不断累积、风蚀作用、水蚀作用以及冰川溶蚀都能够形成沉积物。长期以来，我们知道进入俯冲区的沉积物会影响诸如地震频率等地质活动，但直到现在人们都不认为沉积物对于大陆的漂移有什么作用。这是因为人们认为大陆板块俯冲作用的速度取决于弯曲并滑入地幔层（在地壳下的半熔融岩层）中的俯冲板块的强度，这与沉积物没有关系。大陆运动是一个板块向另外一个板块下面俯冲导致的。在这个假设中，大陆板块的移动速度在很大程度是板块俯冲到地幔层的强度和引起板块弯曲所需要的能量决定，沉积物作用只占有很小的一部分。
但包括德克萨斯大学地球物理研究所的科学家在内的研究人员此前所做的研究都表明，板块俯冲作用可能比以前认为的更弱，更容易受到其他因素的影响。这使得研究人员希望找到其他一些能够影响到板块运动速度的机制。他们评估了不同类型的岩石会如何影响板块接口——俯冲板块边界。随后的模型显示，由沉积物形成的岩石可以在板块之间起到“润滑剂”的作用，可以加快俯冲作用的速度。
这种机制可以形成一种复杂的反馈。随着大陆板块的移动速度的增加，沉积物积累的时间将会减少，所以能够影响到俯冲作用的沉积物的量也将随之减少。这又将减慢俯冲作用，使得两个板块撞到一起，引起大陆板块的边缘抬升，进而使山脉逐渐升高。反过来，这些山脉受到风蚀、水蚀和其他侵蚀作用，又能够形成更多的沉积物，再补充到俯冲作用的区域，重新开始一次俯冲作用速度变化的循环。
“这种反馈机制使得俯冲作用维持在一个平稳的速度上，使这些板块不至于跑太快而‘刹不住车’。”文章第一作者、杰克逊学院研究员、瑞士苏黎世联邦理工学院教授Whitney Behr说。
Behr和德克萨斯杰克逊学院地球物理研究所的地球科学教授Thorsten Becker的新模型同样可以很好地解释板块速度的差异性——例如印度洋板块在7000万年前以超快的速度向北冲去。作者提出，当印度洋板块穿过生物丰富的赤道海域时，海床上那些由有机物质经过沉积作用形成的沉积岩起到了润滑的作用。这使得印度洋板块向北俯冲的速度从5厘米/年（约2英寸每年）加速到了16厘米/年（约6英寸每年）。印度洋板块在大量的沉积物的作用下加速俯冲向欧亚洲板块，并在与欧亚板块相撞后逐渐降速。
Behr和Becker提到，这个反馈机制在大陆还没形成，生命还没有出现的地球早期是不一样的。尽管他们的假说没有说明这些反馈机制的起源，但这引发了人们关于大陆漂移和地球上的生命之间的联系的思考。
“板块的地质历史是很重要的，这一点已经很明显了，”同时还担任犹他州州立大学地球物理学的杰出讲席的Becker说，“我们将对这样的反馈机制工作的原理进行更为详细的研究。”
编译：潘翰
审稿：西莫
责编：南熙
