地球已知的海沟最深处约在海平面下11公里,然而分析一块来自地球超深处钻石的结果表明,位于地表以下660公里处的地函分界线:过渡带,也是富含水的潮湿环境。
地球地壳由破裂的各板块构造相互磨合碰撞,板块边缘则形成俯冲带,海水由此渗入地球更深处一直延伸至下部地函。随着时间推移,这些水又通过火山活动回到地表,与活跃当地表的水循环属于不同过程。
理解这个深水循环及地球深处蕴藏多少水,有助于进一步探讨地球的地质活动,比如深水当地震中发挥哪些作用。
虽然人类无法下潜至地球深处,但从地底涌上来的矿物能告诉我们一些故事。根据发布在《自然地球科学》期刊的一篇新论文,科学家发现水存在的位置可能比想象中还深,影响我们对深水循环与板块构造的理解。
美国普渡大学物理学家Tingting Gu团队使用显微拉曼光谱仪研究一块IaB型钻石,揭开材料一些物理特性,并利用X射线衍射法观察钻石内部结构,从中发现夹杂尖晶橄榄石(ringwoodite)与方镁石、顽火辉石的矿物。
研究人员表示,顽火辉石、方镁石、布里奇曼石(bridgmanite)等矿物只能在极高压力的下部地函形成,而尖晶橄榄石通常存在于上部地函与下部地函中间的过渡带(地表以下410~660公里),含水量比布里奇曼石、方镁石还多,这一发现表明过渡带是“湿漉漉的”环境,有大量水被锁在那里的矿物。
假如这些来自过渡带的矿物都保存了水,那么存储当地球深处的水量实际上可能甚至超越地球表面的水量。研究人员下一步希望厘清海水从俯冲带渗入地下能行进多深,又或者自地球形成以来,地函深处的水就一直存在着。
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