研究人员发现海洋地壳板的储水能力随着年龄的增长而增加

一个国际研究小组发现，俯冲带的年龄会影响其在地球表面和内层之间循环水的能力。

他们的发现详情于 2023 年 7 月 1 日发表在《地质学》杂志上。

当两个构造板块碰撞并且一个板块俯冲到另一个板块之下时，各种岩石会受到压力、温度和化学环境的变化并发生变质。这一过程对于在地球表面和深层内部之间回收水和关键元素(例如锶、铀、钍和铅)非常重要。

一种在高压下形成的岩石是硬钠榴石榴辉岩。硬柱石榴辉岩在俯冲板块储存水方面发挥着至关重要的作用，因为它们含有矿物硬柱石，可以将大量的水携带到更深的地幔。

科学家传统上认为洋壳在冷俯冲带变成了硬钠榴石榴辉岩。这是基于模型和实验，这些模型和实验表明硬铝石是冷地热环境中的常见矿物。然而，情况恰恰相反。硬钠石在地球表面的化石俯冲带中并不常见，这对我们目前对俯冲带中水如何储存的理解提出了进一步的问题。

为了研究这个难题，由伊利诺伊大学芝加哥分校地球与环境科学系和东北大学东北亚研究中心的 David Hernández Uribe 博士和 Tatsuki Tsujimori 教授领导的团队分别使用了状态-模拟俯冲带不同生命阶段的岩石形成的最先进的建模技术。

该小组进行的岩石学建模和相平衡计算表明，在俯冲带的早期阶段(<600万年)，洋壳不会转变为硬钠榴石榴辉岩。但随着时间的推移(12-33 百万年)，它确实如此。

“我们发现硬钠石榴辉岩的形成取决于俯冲带的成熟程度，”辻森说。“硬钠石仅在成熟的俯冲带中对于地球表面深处的水循环很重要。在较年轻的区域中，它的作用并不像以前想象的那么大。”

这一发现将帮助科学家了解构造环境中的水和物质循环。在俯冲带历史早期俯冲的构造板块不会携带与俯冲带生命周期成熟阶段俯冲的板块那么多的H2O。

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