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地震研究显示大量的水被拖进了地球内部

关键词:地震 地球 阿拉斯加州 科普 科学   发布时间:2019-07-15 08:00:01

地震研究显示大量的水被拖进了地球内部

地震研究显示大量的水被拖进了地球内部

根据一项跨越马里亚纳海沟的首次地震研究,海洋下构造板块的慢动作碰撞,将约三倍于先前估计的多的水拖进深层地球。华盛顿大学研究人员称,从世界最深海沟的观测结果对全球水循环有着重要的影响。

美国国家科学基金会海洋科学部的项目主管坎迪斯梅杰(Candace Major)说:“这项研究表明,俯冲带向地球内部深处——地表以下数英里处——输送的水比之前认为的要多得多。”“研究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60英里深以下的水下存在着很大的差异,”Doug Wiens说,他是Robert S. Brookings研究所的地球和行星科学杰出教授,同时也是Cai的研究顾问。“在这些计算中,不确定性的主要来源是俯冲上地幔的初始含水量。”

为了进行这项研究,研究人员使用覆盖在马里亚纳海沟上的19个被动海底地震仪和7个岛屿地震仪组成的网络,听取了超过一年的地球隆隆声——从环境噪声到实际地震。这条海沟是西太平洋板块在马里亚纳板块下滑动的地方,当板块慢慢会聚时,它会沉入地幔深处。新的地震观测描绘了一幅更细致入微的画面,太平洋板块向沟渠弯曲——解析其三维结构,并追踪具有不同蓄水能力的各种岩石的相对速度。

岩石能以各种方式抓住和抓住水。板块上的海水沿着板块碰撞和弯曲的断层线向下流入地壳和上地幔。然后它就被困住了。在一定的温度和压力条件下,化学反应迫使水变成一种非液体形式,就像含水矿物质——潮湿的岩石——把水锁在地质板块的岩石里。与此同时,板块继续向地幔深处爬行,并将水带到了地幔中。

此前在马里亚纳海沟等俯冲带的研究表明,俯冲板块可以保持住水。但他们无法确定它能容纳多少水以及它有多深。以前的惯例都是基于主动源的研究,这些研究只能显示前3-4英里的距离。指的是一种地震学研究,利用海洋研究船上的气枪爆炸产生的声波来创建地下岩石结构的图像。无法精确地知道它有多厚,或者有多少水分。研究试图限制这一点。如果水能穿透更深的板块,它就能停留在那里,并被带到更深的深度。地震图像显示,马里亚纳海沟处的水化岩石区域在海底下延伸了近20英里——比之前想象的要深得多。

这块状的水化岩石能容纳的水量是相当大的。仅在马里亚纳海沟地区,水下俯冲量是先前计算的4倍。这些特征可以推断出世界其他海沟的情况。维恩斯说:“如果其他古老的冷俯冲板块含有类似厚层的含水地幔,那么在60英里深以上的地幔中,全球水通量的估计必须增加三倍。”因为地上有水,下的必上来。海平面在地质时期保持相对稳定,变化不到1000英尺。这意味着所有在俯冲带下降到地球上的水必须以某种方式重新上升,而不是持续堆积在地球内部。

科学家们相信,当数百英里外的火山爆发时,海沟里的大部分水会以水蒸气的形式从地球回到大气中。但是根据新研究中对水的修正估计,流入地球的水似乎远远超过流出的水。维恩斯说:“通过火山弧返回地球的水的估计可能非常不确定。”“这项研究可能会引起一些重新评估。”

在马里亚纳海沟之外,Wiens和其他一组科学家最近在阿拉斯加近海部署了一个类似的地震网络,以考虑水是如何进入地球的。“根据板块弯曲时的断层类型,不同俯冲带之间的水量是否会有很大的差异?”恩斯问道。在阿拉斯加和中美洲也有这样的说法。但目前还没有人像我们在马里亚纳海沟中那样研究更深层的结构。

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