Глубинный круговорот воды: как зоны субдукции формируют подземные океаны?
В глубинах нашей планеты, под знакомой нам земной корой, скрываются настоящие подземные океаны — колоссальные резервуары воды, заключенные в горных породах. Образование этих резервуаров напрямую связано с зонами субдукции — местами, где старая, насыщенная водой океаническая плита погружается под континентальную, словно гигантский конвейер, уносящий с собой фрагменты океанского дна в раскаленную мантию Земли.
Этот процесс, называемый субдукцией, запускает сложную цепочку геологических событий. Погружающаяся плита нагревается, и вода, связанная в ее минералах, высвобождается. Высвобожденная вода, в свою очередь, охлаждает окружающую мантию, влияя на ее температуру и свойства.
Важно отметить, что процесс субдукции не статичен, он проходит через несколько фаз, которые ученые условно называют «жизненным циклом» зоны субдукции. Каждая фаза характеризуется своими особенностями: скоростью погружения плиты, температурой в зоне субдукции, глубиной, на которой высвобождается вода, и, как следствие, масштабами формирования водных резервуаров в мантии.
![](https://img.ixbt.site/live/images/original/31/86/97/2024/07/20/62a6060945.jpg?w=877)
В начальной фазе субдукции плита движется медленно, температура в зоне контакта плит высокая. Вода, высвобождаясь из погружающихся пород, не задерживается в мантии, поскольку та еще слишком горяча. В этот период вблизи зон субдукции нередко наблюдается вулканическая активность специфического типа — извергаются бониниты, магматические породы, свидетельствующие о плавлении мантии при высоких температурах.
Следующая фаза — промежуточная — отличается высокой скоростью погружения плиты. Океаническая кора стремительно уходит вглубь мантии, в результате чего ее внутренняя часть охлаждается, а внешние слои, наоборот, быстро нагреваются. В мантии над плитой в это время происходят обратные процессы: она постепенно остывает, создавая условия для накопления воды. Эта фаза характеризуется максимальным объемом воды, поступающей в мантию.
![](https://img.ixbt.site/live/images/original/31/86/97/2024/07/20/34ec490055.jpg?w=877)
По мере остывания мантии в ней формируется слой, насыщенный особыми минералами — серпентинитами. Серпентиниты — это результат взаимодействия оливина, главного минерала мантии, с водой. Они обладают уникальной способностью удерживать большие объемы воды, действуя как губка, впитывающая воду из погружающейся плиты.
Заключительная фаза, «зрелая субдукция», наступает, когда передний край плиты достигает границы верхней и нижней мантии. На этой глубине мантия обладает значительно большей плотностью и вязкостью, что замедляет движение плиты. В результате вода высвобождается на глубине, где условия для ее удержания мантией неблагоприятны.
Используя современные компьютерные модели, ученые смогли воссоздать динамику зон субдукции и оценить количество воды, накопленной в мантии. Результаты моделирования поражают воображение: по оценкам ученых, в мантии Земли может содержаться до 3.4-5.9 x 1021 грамм воды. Это сопоставимо с 0.4% массы всех океанов на поверхности нашей планеты!
Важно понимать, что формирование водных резервуаров в мантии оказывает влияние не только на химический состав, но и на физические свойства земных недр. Серпентиниты, насыщенные водой, обладают значительно меньшей прочностью, чем окружающие породы. Этот фактор, в свою очередь, влияет на распространение сейсмических волн, генерируемых землетрясениями. Наличие серпентинитов может ограничивать глубину сильных землетрясений, предотвращая их возникновение на больших глубинах.
![](https://img.ixbt.site/live/images/original/31/86/97/2024/07/20/1d8da42bd5.jpg?w=877)
Кроме того, вода, высвобождающаяся из погружающейся плиты, играет важную роль в формировании магмы. Поднимаясь к поверхности, магма питает вулканы, обеспечивая их активность. Таким образом, субдукция и связанные с ней процессы непосредственно влияют на вулканизм в зонах столкновения плит.
Наконец, наличие гидратированного слоя в мантии может влиять на движение самих тектонических плит. Серпентиниты выступают в роли своеобразной «смазки», уменьшая трение между плитами. Это, в свою очередь, может влиять на скорость их движения и общую геодинамику планеты.
Исследование зон субдукции и скрытых океанов в мантии — задача невероятно сложная. Она требует совместных усилий ученых разных специальностей: геофизиков, геохимиков, тектонистов. Используя современные методы моделирования, анализируя данные геофизических наблюдений и изучая древние горные породы, ученые постепенно приоткрывают завесу тайны над этим удивительным миром, скрытым от наших глаз. И с каждым новым открытием мы все лучше понимаем, насколько важную роль играет вода в жизни нашей планеты.
0 комментариев
Добавить комментарий
Добавить комментарий