在易发地震的俯冲带上,会把大量海水带入地球内部

文章作者:bianji3 | 2018-12-11
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  据报道,在易发地震的俯冲带上,地球板块俯冲到另一板块下方时,会把大量海水带入地球内部,这个水量多达此前预想的三倍。

 

  马里亚纳海沟底部有一处易发地震的天然地壳俯冲带,太平洋板块在这里俯冲到菲律宾板块之下。

  利用此处地质构造,研究人员估算出了有多少海水会混入俯冲带地表之下的岩石中。

  哥伦比亚大学拉蒙特?多尔蒂地球观测站的海洋地质与地质物理学研究员唐娜?谢灵顿(Donna Shillington)在针对该研究的评论中写道,这一发现将大大影响我们对地球深层水循环的理解。

  谢灵顿指出,地壳下方的水可以促进岩浆的生成,还能充当润滑剂,增加地震发生几率。

深层水循环

  谢灵顿在评论中写道,水可以储存在矿物的晶体结构中。当滚烫的海洋板块刚刚形成时,或者当板块潜入毗邻板块、发生弯折和破裂时,水都会随之混入地壳之中。

  其中后一种过程名叫“俯冲”(subduction)。唯有发生地壳俯冲时,水才能渗入地壳深处和地幔中。

  但该研究主要作者、华盛顿大学圣路易斯分校的Chen Cai和同事们在论文中指出,人们此前并不清楚这一过程会涉及多少水量,“开展此次研究之前,每个研究人员都知道,俯冲板块会带下去一部分海水。”Cai在采访中表示,“但不清楚究竟有多少水。”

  研究人员利用的数据由西太平洋马里亚纳海沟中部周围放置的一系列地震传感器收集。马里亚纳海沟最深处距海平面近11公里。

  传感器能够探测到地震、以及地震在地壳中来回撞击的回声。Cai和他的研究团队对地震的传播速度进行了追踪,据他解释,当传播速度下降时,就说明此处存在充满水的岩石裂隙、或者晶体结构中存有水的“湿润”矿物质。

  Cai介绍道,他们在距地表约30公里的地壳深处观察到了这种放慢现象。

  利用测出的地震波传播速度,再加上该地点已知的温度和压力,该研究团队计算出,该俯冲带每300万年带入地壳中的水多达3×10的18次方千克。

  海水很重,1立方米的海水重量约1024千克。即便如此,被俯冲带拖下去的水量仍然极为惊人。Cai指出,这一水量多达此前估测结果的3倍。

  这也带来了一些问题:下去的水肯定还会上来,一般会伴随火山喷发返回地表。

  但此次估测的、被带入地壳的水量远多于火山喷发的估测水量,说明科学家在估测过程中一定有所遗漏。

  Cai指出,海水总量并没有少,因此被带入地壳和被火山喷出的水量应当相等才对。

  但两者并不相等,说明海水在地球内部的运动过程一定还有一些不为人知之处,Cai 表示:“未来需要针对这方面开展更多研究。”

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