Вода переносится мантией по зонам глубоководных разломов, которые проникают через океаническую плиту, когда она изгибается в зону субдукции. Субдукция, когда океаническая тектоническая плита вытесняется другой плитой, вызывает сильные землетрясения, такие как недавнее землетрясение Тохоку, а также многие землетрясения, которые происходят в сотнях километров от поверхности Земли.Сейсмическое моделированиеСейсмологи из Ливерпуля подсчитали, что с возрастом Земли одна только зона субдукции в Японии могла транспортировать до своей мантии в три с половиной раза больше воды, чем все океаны Земли.
Используя методы сейсмического моделирования, исследователи проанализировали землетрясения, которые произошли более чем на 100 км ниже поверхности Земли в зоне Вадати-Бениофф, плоскости землетрясений, которые происходят в океанической плите, когда она погружается глубоко в мантию.Анализ сейсмических волн от этих землетрясений показывает, что они произошли в зонах разломов шириной 1-2 км с низкими сейсмическими скоростями.
Сейсмические волны в этих зонах разломов распространяются медленнее, чем в остальной части погружающейся плиты, потому что морская вода, просачивающаяся через разломы, вступила в реакцию с океаническими породами с образованием серпентинита — минерала, содержащего воду.
Часть воды, переносимой в мантию этими зонами гидратированных разломов, высвобождается при нагревании тектонической плиты. Эта вода заставляет материал мантии таять, вызывая вулканы над зоной субдукции, такие как те, которые образуют тихоокеанское «огненное кольцо».
Часть воды переносится глубже в мантию и хранится в недрах Земли.«Давно известно, что погружающиеся плиты переносят океаническую воду в мантию», — сказал Том Гарт, аспирант исследовательской группы сейсмологии землетрясений под руководством профессора Андреаса Ритброка.«Эта вода вызывает таяние в мантии, что приводит к тому, что дуга высвобождает часть воды обратно в атмосферу. Однако часть субдуцированной воды уносится глубже в мантию и может там накапливаться.
Большое количество воды глубоко под землей«Мы обнаружили, что зоны разломов, которые образуются в глубоком океаническом желобе на шельфе Северной Японии, сохраняются на глубинах до 150 км. Эти гидратированные зоны разломов могут нести большое количество воды, что свидетельствует о том, что зоны субдукции переносят гораздо больше воды из океана в нижнюю часть моря. мантии, чем предполагалось ранее.
«Это подтверждает теорию о том, что глубоко под землей хранится большое количество воды».Понимание того, сколько воды доставляется в мантию, способствует пониманию того, как мантия конвектируется и как она тает, что помогает понять, как началась тектоника плит и как образовалась континентальная кора.