地震研究显示 大量的水被拖入地球内部

根据横跨马里亚纳海沟的首次地震研究，海洋下构造板块的慢速碰撞将大约三倍于地下水的水拖动到地球深处。据圣路易斯华盛顿大学艺术与科学学院的研究人员称，世界上最深海沟的观测结果对全球水循环具有重要意义。

“人们知道俯冲带可以降水，但他们不知道有多少水，”最近在华盛顿大学完成博士研究的陈才说。蔡是11月15日出版的“自然”杂志上发表的研究的第一作者。美国国家科学基金会海洋科学部的项目主任Candace Major说：“这项研究显示，俯冲带将更多的水移入地球深处的内部 - 比地面以下许多英里 - ”。“结果突出了俯冲带在地球水循环中的重要作用。”

“以前的估计在俯冲深度超过60英里的水量方面差异很大，”艺术与科学地球与行星科学的Robert S. Brookings杰出教授和该研究的研究顾问Doug Wiens说。“这些计算中不确定性的主要来源是俯冲最上层地幔的初始含水量。”为了进行这项研究，研究人员听取了超过一年的地球隆隆声 - 从环境噪声到实际地震 - 使用了横跨马里亚纳海沟的19个被动式海底地震仪网络，以及七个基于岛屿的地震仪。沟槽是西太平洋板块在马里亚纳板块下方滑动的地方，随着板块缓慢汇合，深入地幔。

新的地震观测描绘了太平洋板块弯曲成沟槽的更细微的画面 - 解决了它的三维结构，并追踪了具有不同保水能力的岩石类型的相对速度。

岩石可以通过各种方式抓住并抓住水。板块顶部的海水沿着断层线向下延伸到地壳和上地幔中，这些断层线将板块碰撞并弯曲。然后它被困住了。在一定的温度和压力条件下，化学反应迫使水变为非液体形式，如含水矿物质 - 湿岩石 - 将水锁定在地质板块中的岩石中。一直以来，盘子继续爬进地球的地幔深处，带来水。

以前在俯冲带如马里亚纳海沟的研究已经注意到俯冲板块可以容纳水。但他们无法确定它拥有多少水以及它有多深。

“以前的会议是基于积极的资源研究，只能显示进入的板块前3-4英里，”蔡说。他指的是一种地震研究，它使用来自海洋研究船的气枪爆炸产生的声波来创建地下岩石结构的图像。

“他们无法确切知道它有多厚，或者它是多么水合，”蔡说。“我们的研究试图限制这一点。如果水可以更深地渗透到板块中，它可以留在那里并被带到更深的深度。”

Cai和Wiens获得的地震图像显示，马里亚纳海沟的水合岩石区域在海底下方延伸了近20英里 - 比以前认为的要深得多。

可以容纳在这块水合岩石中的水量相当大。仅对马里亚纳海沟地区来说，水的俯冲量是以前计算的四倍。可以推断这些特征来预测全球其他海洋战壕的状况。

“如果其他旧的，冷的俯冲板块含有类似厚厚的含水层，那么估计进入地幔深度大于60英里的全球水通量必须增加约三倍，”Wiens说。对于地球上的水，必须出现下降的东西。海平面在地质时间内保持相对稳定，变化小于1,000英尺。这意味着在俯冲带下降到地球的所有水必须以某种方式回升，而不是在地球内部连续堆积。

科学家认为，当火山爆发数百英里之外时，大部分在沟渠中流下的水都会从地球返回到大气中，因为水汽是水蒸气。但根据新研究对水的修正估算，进入地球的水量似乎大大超过了出水量。“通过火山弧返回的水的估计可能非常不确定，”Wiens说，他希望这项研究能够鼓励其他研究人员重新考虑他们的模型，了解水是如何从地球中移出的。“这项研究可能会引起一些重新评估。”

除了马里亚纳海沟之外，Wiens和其他科学家团队最近在阿拉斯加海上部署了一个类似的地震网络，以考虑水是如何向地下移动的。“根据板块弯曲时的断层类型，从一个俯冲带到另一个俯冲带的水量是否有很大差异?”威恩斯问道。“在阿拉斯加和中美洲都有人提出这样的建议。但是没有人像我们在马里亚纳海沟那样看待更深层的结构。”