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地球内部的海水循环?这些海水都到哪里去了?

正规申博开户登入 来源:前瞻网            发布时间:2018-11-22 08:46:17

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一项新的研究表明,在地震多发的俯冲带,也就是构造板块相互俯冲的地方,大量海水被拖入了地球内部。

现在研究人员认为,当地球的构造板块相互俯冲时,它们向地球内部附带的水量是之前认为的三倍。

这是11月14日发表在《自然》杂志上的一篇新论文的研究结果。马里亚纳海沟是太平洋板块俯冲到菲律宾板块之下的地方,利用马里亚纳海沟地震隐伏带的自然地震隆隆声,研究人员能够估算出有多少水被带入了俯冲到板块下的岩石中。

哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的海洋地质学和地球物理学研究员唐娜·希林顿在与新论文一同发表的一篇专栏文章中写道,这一发现对于理解地球的深水循环有着重要的影响。没有参与这项新研究的希林顿写道,地球表面下的水有助于岩浆的形成,并能润滑断层,使地震更有可能发生。

深水循环

希林顿写道,水储存在矿物的晶体结构中,当全新的、炙热的海洋板块形成时,或者当这些板块在其相邻板块下摩擦发生弯曲和裂缝时,这些海水就会被吸收到地壳当中。研究负责人、圣路易斯华盛顿大学的陈才(音译,Chen Cai)和他的同事在他们的新论文中写道:“后一过程被称为俯冲,是水渗透到地壳和地幔深处的唯一途径,但对于在这一过程中有多少水发生了迁移却知之甚少。”

“在我们进行这项研究之前,每个研究人员都知道俯冲板块肯定附带了一部分水进入地下,”Cai告诉Live Science,“但至于附带了多少水他们就不知道了。”

研究人员使用了西太平洋马里亚纳海沟中部的地震传感器网络收集到的数据。海沟最深的部分接近海平面以下7英里(11公里)。传感器探测地震和地震的回声在地壳中回荡,就像钟声一样。Cai和他的团队追踪了这些地震发生的速度,他说:速度的减慢将表明岩石中有充满水的裂缝,和将水锁在其晶体中的充水矿物质。

失踪的水

Cai说,研究人员在地壳深处观察到了这样的减速现象,深度大约有18英里(30公里)。利用测量的速度,以及那里已知的温度和压力,研究小组计算出,俯冲带每百万年就会将30亿垓克的水拉入地壳(一垓克相当于10亿千克)。

海水重量很大:这种水一立方(每边长1米/3.3英尺)就重达1024公斤(2250磅),但即使是这样,被俯冲带拉下的海水数量仍然令人难以置信。Cai说,它的附带水量是之前估计的附带水量的三倍。

但这也提出了一些问题:下去的水必须要重新回到地面上来,而这通常就是在火山喷发的过程中发生。但研究人员说,最新估计的下降水量比火山释放的水量要多,这意味着科学家们在他们的估计中遗漏了一些东西。Cai说,海洋中的水没有消失,这意味着,被附带进入地壳中的水和向地壳喷出的水在量上应该是相等的。事实上,它们并没有说明水是如何在地球内部流动的,这一点科学家们也还尚不清楚。

“更多的研究需要集中在这方面,”Cai说。

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