板块构造学说认为，地壳由不同的板块组成，这些板块彼此分离或汇聚，自20世纪60年代以来被用于解释火山和地震的形成。目前所知的大部分地震都沿着构造板块的俯冲带或断层分布。

板块的上边界是地球表面，但定义下边界，也就是定义板块的厚度却很困难。近期美国德拉瓦大学助理教授Jessica Warren就此问题进行了深入研究。Warren强调：“知道板块的厚度对于研究板块运动非常重要，可以判断板块从洋中脊形成的时间，以及通过卡斯卡迪亚、安第斯山、日本和印度尼西亚的俯冲带俯冲到地球内部的时间。此外，还能预测未来火山及地震活动的发生地点以及危害程度。”

研究人员可以借助地震波波速的突变来反演板块下边界，古登堡不连续面就是这样被探测到的；另外由于地球内部比地表热，利用岩石的热属性，预测地球内部温度发生明显变化的地方，也能确定下边界。Warren说：“我们预测的结果必须与地震波显示结果一致，但问题是两者不吻合。”

古登堡不连续面能否定义板块下边界是学术界长期存在的争论。Warren的研究团队通过橄榄石室内实验——橄榄石是地幔（距地表250公里）和橄榄岩中的主要矿物组成——往橄榄石里添加融化物（即玄武岩），模拟洋中脊生成板块的方式在高温高压条件下把混合物扭曲，研究融化物对橄榄石晶体序列形成的影响，然后预测了实验岩石的地震波信号，并与古登堡不连续面的地震波进行对比。

结果表明，古登堡不连续面并不能定义板块下边界，地震波信号在此处突变的原因是存在橄榄石-融化物混合物。“十多年来我一直在研究橄榄石矿物如何在橄榄岩中排列，因为这种排列模式为解释来自地幔的岩石如何随时间变化而变质提供了历史记录。我们认为板块的底界位于温度剖面中的冷却处，” Warren继续解释，“这可能意味着海洋中的构造板块有100公里（约62英里）厚。”

该研究已在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表，由国家环境研究委员会、国家科学基金（NSF）及John Fell 基金资助。合著者有德拉瓦大学地质科学系的Jessica Warren、牛津大学地球科学系的Lars Hansen和明尼苏达大学双城分校地球科学系的Chao Qi。

（刘雪雁 编译）