灣區(qū)時訊 近日，中國科學院南海海洋研究所林間院士團隊與中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士等合作，在海洋巖石圈水化研究方面取得重要突破，定量計算了全球海洋板塊水化率的分布，揭示了俯沖帶是海洋板塊，尤其是地幔水化作用的關鍵場所，研究成果發(fā)表在National Science Review（《國家科學評論》, NSR）上。中國科學院南海海洋研究所研究員張帆為論文第一作者，院士林間為通訊作者，論文合作者包括中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士，中國科學院南海海洋研究所副研究員張旭博、張江陽，南方科技大學海洋科學與工程系研究副教授周志遠。

水對地球表面和內(nèi)部的物理與化學過程具有重要影響。首先，海水通過海底的裂縫與斷層進入巖石圈，引起海洋板塊的水化作用（圖1）。在此過程中，海水會導致巖石圈強度降低，并改變地幔性質(zhì)。此外，水還可以通過改變巖石的壓力和摩擦力來影響地震活動，同時降低地幔物質(zhì)的熔融溫度和粘度，從而促進巖漿的產(chǎn)生及火山活動的發(fā)生。隨后，進入地球深部的海水會被儲存在地球內(nèi)部，而另一部分會被火山活動釋放回海洋和大氣。因此，海洋板塊的水化過程會影響板塊構(gòu)造、地幔對流以及地球多圈層物質(zhì)與能量循環(huán)等多個過程。

圖1.海洋巖石圈水化示意圖。首次水化發(fā)生在洋中脊-轉(zhuǎn)換斷層系統(tǒng)，再次水化發(fā)生在俯沖帶

最新研究表明，海水會在大洋中脊-轉(zhuǎn)換斷層和俯沖帶呈多幕式進入海洋巖石圈（圖1）。研究人員通過統(tǒng)計與計算全球海洋板塊水化關鍵參數(shù)，定量估算了全球海洋巖石圈進水率的分布（圖2）。經(jīng)計算，全球洋中脊-轉(zhuǎn)換斷層的進水貢獻率約為31.2%（~7.08×10⁸ Tg/Myr）；俯沖帶進水貢獻率約為68.8%（~15.95×10⁸ Tg/Myr）。其中，地幔進水率主要由俯沖帶貢獻。該研究可為全球海平面變化、地震與火山活動、流固相互作用等提供重要參考。

圖2.全球海洋巖石圈多幕式進水率分布

以上研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目和中國科學院項目等支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwad251

通訊員/李淑

責任編輯/劉秀