全球首例！科學家首次在海洋中直接觀測到地殼形成過程

法國國家科學研究中心（CNRS）的研究團隊，首次在海洋內部直接觀測到地球地殼的形成過程。這項發生在海洋與海底深處、數千年來從未被人類親眼目睹的地質活動，終於在地球物理學家 Jean-Yves Royer 帶領的研究團隊大膽嘗試下，留下了完整的科學紀錄。

事實上，研究人員最初並非打算記錄整個地殼形成事件，而是希望測量中洋脊在兩次地殼形成事件之間緩慢累積的延伸應力。這種延伸幅度僅有數公分，但如同一個受力的彈簧，會在短時間內引發劇烈變化。

在綿延數千英里的洋底，地球各大板塊在中洋脊相互交會。岩漿不時從洋底裂縫噴出，冷卻後形成新的地殼。這些新地殼形成的板塊邊界位於人類無法安全探索的深海區域，因此本次研究完全仰賴科學儀器完成觀測工作。

水下觀測站的建立

2024年2月，Royer 與其 CNRS 同事在東南印度洋脊的阿姆斯特丹島（Amsterdam Island）附近，架設了「水聲與大地測量觀測站」（OHA-GEODAMS）。此觀測站位於澳洲與南極洲之間，整個實驗計畫已籌備多年，目的是在大型事件發生前捕捉到較小規模的前兆運動。

科學家將這類小規模運動稱為「量子」事件（quantum events），因為相較於板塊張裂過程中數十年累積後爆發的劇烈活動，這些事件顯得十分細微而離散。

OHA-GEODAMS 實驗由五台自主水下聲波感測器（hydrophones）組成，部署位置經過精心設計，能完整覆蓋聖保羅—阿姆斯特丹火山高原（Saint Paul-Amsterdam volcanic plateau），確保不遺漏任何量子事件。研究人員等待了數個月後，一場巨型事件終於到來。

新地殼是如何形成的？

根據 Royer 的說明，2024年4月的最後16天，洋脊軸發生破裂，岩漿湧入洋殼之中。在短短約兩小時內，估計多達53億立方英尺（約1.5億立方公尺）的大量岩漿，以「岩牆」（dikes）形式撕裂了洋底地殼。

隨著岩牆向外擴展，該區域發生地震，並重新激活了長期休眠的斷層，同時排空了洋脊下方的岩漿庫。這導致海底極速塌陷。當岩牆抵達海底時，熔岩噴發至洋底，並持續抽空岩漿庫，造成海底進一步下沉。研究人員向《ScienceAlert》表示，海底谷地整體下沉了13.8英尺（4.2公尺），滑落至周邊斷層之下。

更難得的是，人類觀測者得以每小時持續記錄整個過程。

在中洋脊，若海底擴張為持續性運動，其速率估計約為每年2.5英寸（6.3公分）。然而，在此次事件的高峰期，洋脊每分鐘拉開5公分，幾乎是長期平均速率的50萬倍。這充分說明，海底擴張並非持續漸進的過程，而是以巨大的跳躍式位移發生。

儘管此次事件伴隨著地震，研究人員也發現，大部分的位移是以無震方式（aseismically）進行，亦即並未產生強烈的地震波。這解釋了實際斷層移動量與地震測量所推估的移動量之間的差距，為海洋地球物理學家開啟了全新的研究視野。

相關研究成果已發表於國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）。

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