地球內部可能藏著一個比地表海洋大3倍的“隱藏海洋”!但它的存在,竟和一種看似普通的礦物——橄欖石,有著千絲萬縷的聯系。
最近,波茨坦大學與德國地球科學研究中心(GFZ)的團隊在《自然?通訊》上發表了一項突破性研究:只有超過6000萬年“高齡”、且每年下沉超10厘米的古老海洋板塊,才能將水深入帶入地球地幔。而背后的“關鍵推手”,正是橄欖石獨特的熱傳遞特性。
橄欖石:藏在地幔里的“熱輻射高手”
橄欖石是地球巖石圈的“主角”——它占海洋巖石圈的80%,更是上地幔(深度40-410公里)的“主力礦物”(占比60%)。當兩個板塊碰撞時,更重的海洋板塊會“俯沖”進入地幔,形成所謂的“板片”。但板片在下沉過程中,會被周圍熾熱的地幔加熱,若溫度升得太快,攜帶水的礦物就會分解,水也就無法深入地幔了。
研究團隊首次測量了橄欖石在地球內部極端壓力和溫度下的“紅外透明度”,結果發現:橄欖石在高溫高壓下仍能高效傳遞紅外輻射熱。這種“輻射導熱”貢獻了上地幔總熱擴散的40%,直接影響了板片的升溫速度——輻射導熱越快,板片升溫越早,含水礦物分解得也就越快。
誰能把水送進“隱藏海洋”?
那什么樣的板片能突破這道“熱障”,把水送到更深的地幔呢?
答案是:足夠老、足夠快的板片。
年齡門檻:超過6000萬年的古老板片,本身溫度更低(就像一塊“冷石頭”);
下沉速度:每年下沉超10厘米(比指甲生長還快!),快速穿過淺層地幔,減少被加熱的時間。
只有同時滿足這兩個條件,板片才能保持低溫,讓含水礦物“存活”到更深的地幔過渡帶(深度410-660公里)。而這里,正是科學家眼中地球最大的“水倉庫”——可能儲存著相當于地表海洋3倍的水量!
從“隱藏海洋”到地震:橄欖石的連鎖影響
這項研究不僅解開了“水如何進入地幔”的謎題,還解釋了深層地震的成因。當板片升溫導致含水礦物分解時,釋放的水會改變巖石的力學性質,可能觸發70公里以下的地震。而那些“夠老夠快”的板片,因升溫更慢,能把水帶到更深的地方,也為研究地幔熱異常(比如地幔柱或冷板片)提供了新工具。
地球的“內部水世界”,原來藏著這么多“年齡與速度”的生存法則。下次看到橄欖石(很多寶石級橄欖石就是我們熟悉的“貴橄欖石”),不妨想想:它可能正悄悄參與著地球內部的“水循環大戲”!
你還知道哪些“看似普通卻影響地球運作”的礦物?
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