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一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)，俯沖帶的年齡會影響其在地球表面和內(nèi)層之間循環(huán)水的能力。

他們的發(fā)現(xiàn)詳情于 2023 年 7 月 1 日發(fā)表在《地質(zhì)學(xué)》雜志上。

當(dāng)兩個構(gòu)造板塊碰撞并且一個板塊俯沖到另一個板塊之下時，各種巖石會受到壓力、溫度和化學(xué)環(huán)境的變化并發(fā)生變質(zhì)。這一過程對于在地球表面和深層內(nèi)部之間回收水和關(guān)鍵元素(例如鍶、鈾、釷和鉛)非常重要。

一種在高壓下形成的巖石是硬鈉榴石榴輝巖。硬柱石榴輝巖在俯沖板塊儲存水方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗鼈兒械V物硬柱石，可以將大量的水?dāng)y帶到更深的地幔。

科學(xué)家傳統(tǒng)上認(rèn)為洋殼在冷俯沖帶變成了硬鈉榴石榴輝巖。這是基于模型和實(shí)驗(yàn)，這些模型和實(shí)驗(yàn)表明硬鋁石是冷地?zé)岘h(huán)境中的常見礦物。然而，情況恰恰相反。硬鈉石在地球表面的化石俯沖帶中并不常見，這對我們目前對俯沖帶中水如何儲存的理解提出了進(jìn)一步的問題。

為了研究這個難題，由伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校地球與環(huán)境科學(xué)系和東北大學(xué)東北亞研究中心的 David Hernández Uribe 博士和 Tatsuki Tsujimori 教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)分別使用了狀態(tài)-模擬俯沖帶不同生命階段的巖石形成的最先進(jìn)的建模技術(shù)。

該小組進(jìn)行的巖石學(xué)建模和相平衡計(jì)算表明，在俯沖帶的早期階段(<600萬年)，洋殼不會轉(zhuǎn)變?yōu)橛测c榴石榴輝巖。但隨著時間的推移(12-33 百萬年)，它確實(shí)如此。

“我們發(fā)現(xiàn)硬鈉石榴輝巖的形成取決于俯沖帶的成熟程度，”辻森說?！坝测c石僅在成熟的俯沖帶中對于地球表面深處的水循環(huán)很重要。在較年輕的區(qū)域中，它的作用并不像以前想象的那么大?！?/p>

這一發(fā)現(xiàn)將幫助科學(xué)家了解構(gòu)造環(huán)境中的水和物質(zhì)循環(huán)。在俯沖帶歷史早期俯沖的構(gòu)造板塊不會攜帶與俯沖帶生命周期成熟階段俯沖的板塊那么多的H2O。

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