导读 智利和阿根廷安第斯山脉顶部绵延数百英里的冰原正在以地球上最快的速度融化。随着这些冰川的消失，冰层下的地面也在移动和上升。地质学家发

智利和阿根廷安第斯山脉顶部绵延数百英里的冰原正在以地球上最快的速度融化。随着这些冰川的消失，冰层下的地面也在移动和上升。地质学家发现最近的冰量流失、快速的岩石隆起和巴塔哥尼亚下面的构造板块之间的间隙之间存在联系。

圣路易斯华盛顿大学的科学家们在地震学家道格拉斯·维恩斯(Douglas Wiens)的带领下，他是罗伯特·S·布鲁金斯(Robert S. Brookings)艺术与科学杰出教授，最近完成了对巴塔哥尼亚安第斯山脉的首批地震研究之一。在《地球物理研究快报》杂志的新出版物中，他们描述并绘制了当地的地下动力学。

“冰川大小的变化，随着它们的增长和缩小，加上我们在这项研究中成像的地幔结构，正在推动该地区快速且空间可变的隆起，”前史蒂夫福塞特博士后研究员汉娜马克说。华盛顿大学地球与行星科学系，该出版物的第一作者。马克现在是伍兹霍尔海洋研究所的博士后研究员。

马克和维恩斯分析的地震数据揭示了巴塔哥尼亚下方约 60 英里的下行构造板块中的一个缺口如何使更热、粘性更低的地幔物质在南美洲下方流动。

在这个差距之上，冰原一直在缩小，消除了以前导致向下弯曲的重量。科学家们发现间隙内和周围的地震速度非常低，以及覆盖间隙的刚性岩石圈变薄。

这些特殊的地幔条件正在推动最近在巴塔哥尼亚观察到的许多变化，包括曾经被冰覆盖的某些地区的快速隆起。

“低粘度意味着地幔对冰川消退的反应是数十年，而不是我们在加拿大观察到的数千年，”维恩斯说。“这解释了为什么 GPS 测量到由于冰量减少而导致的巨大隆起。

“另一个重要的事情是，与北巴塔哥尼亚冰原相比，南巴塔哥尼亚冰原南部下方的粘度更高，这有助于解释为什么隆起率因北向南而异，”他说。

反弹和上升

当冰川融化时，巨大的重量从曾经支撑它们的地面上抬起。大量的水，以前储存为冰，流向海洋。新卸下的地球反弹并上升。

地质学家在世界各地看到了冰量变化和隆起结合的证据。

正在进行的土地运动——即所谓的“冰川均衡调整”——有很多原因，尤其是因为它会影响对未来气候变暖情景下海平面上升的预测。

马克说，他们在这项研究中发现的最有趣的事情之一是，地幔最热和最不粘稠的部分是在裂隙或平板窗口区域发现的，该区域位于巴塔哥尼亚冰原最开放的部分下方。最近。

“这向我们表明，也许与板片窗相关的地幔动力学可能随着时间的推移而加剧，或者南部板块开始时更厚、更冷，因此受板片窗的影响小于板块更远的部分。北，”马克说。

马克和维恩斯与加州理工学院/喷气推进实验室、拉普拉塔国立大学、南卫理公会大学和智利大学的同事合作完成了由国家科学基金会资助的地震研究。

巴塔哥尼亚是一个人口不稠密的偏远地区，地震危险性相对较低——这有助于解释为什么过去很少在该地区进行地震研究，Wiens 说。他和他的团队收集的数据已经被用于地幔成像之外的目的。

维恩斯在 25 年前首次访问巴塔哥尼亚。他说，他对自己一生中观察到的变化感到震惊。

“美丽的冰川正在缩小，”维恩斯说。“在接下来的几十年里，冰锋将退到山上更高的地方，深入到内陆，这可能会使它们更难参观。我可以很容易地看到，自从我 1996 年第一次访问这个地区以来，冰川已经缩小了。”

巴塔哥尼亚田野工作的起起落落

作为 2019 年本科野外地质学课程实地考察的一部分，华盛顿大学的一群学生帮助 Wiens 和他的团队为这项研究安装的地震仪提供服务并收集数据，该课程由地球和行星系的 Phil Skemer 和 Alex Bradley 领导科学。学生们有机会在春假期间亲身体验巴塔哥尼亚的地质——探索该地区的构造、沉积物堆积和高山冰川的地貌影响。

然后大流行袭来，国际旅行陷入停顿。

“这些仪器在 COVID 期间被困在智利和阿根廷，因此它们没有按计划在 2020 年 4 月归还，”维恩斯说。“相反，在我们在这些国家的同事的巨大帮助下，他们于 2021 年 2 月返回。

“但地震仪在这段时间内运行良好，没有任何维修，所以我们收集的数据比最初计划的多大约 10 个月，”他说。

更多地了解地下发生的事情对于监测巴塔哥尼亚冰原等地的未来变化非常重要。

“我们现在可以并且将要做的一件事是将 3D 地幔结构纳入巴塔哥尼亚冰川均衡调整的模型中，以及随着时间的推移限制冰川作用的程度，”马克说。

“板块构造和地球深处的特性对于了解土地如何对冰川[和冰川消退]做出反应至关重要，”维恩斯说。“有了更好的地球模型，我们可以更好地重建冰盖最近的变化。”