Subduktion kan genbruge mindre vand end antaget

Når en tektonisk plade dykker ned under en anden i en subduktionszone, det genbruger enorme mængder vand og andre kemikalier til Jordens kappe. Den synkende plade bærer havvand fanget i sedimenter og skorpe eller kemisk bundet i mineraler som serpentin. Senere frigivelse af dette vand i kappen bidrager til vigtige geologiske processer, såsom jordskælv og dannelsen af ​​vulkanfødende magma.

Efter volumen, den største del af en subduktionsplade er dens bundlag, som omfatter øvre kappemateriale. Skøn over mængden af ​​vand i nedadgående plader af øvre kappe varierer meget:Nogle tyder på, at på verdensplan, subduktionszoner har slugt mere end to oceaners vand i de sidste 540 millioner år. Imidlertid, ny forskning af Miller et al. antyder, at vandtransporten ved subduktionszonen i Middle America Trench er en størrelsesorden mindre end tidligere anslået.

Når en plade nærmer sig en subduktionszone, den bøjer nedad, forårsager dannelse af fejl. Modeller og tidligere observationer har antydet, at denne bøjning og forkastning tillader havvand at trænge ind i den øvre kappe, hvor det udfylder revner i forkastningszoner, reagerer med olivin for at producere serpentin, og føres senere dybere ind i subduktionszonen.

Tidligere estimater af, hvor meget vand der når den øvre kappe langs bøjningsforkastninger, har været baseret på målinger af hastigheden af ​​seismiske bølger, når de passerer gennem en subduktionsplade. Imidlertid, disse målinger og estimater kunne ikke skelne om det øvre kappelag er ensartet hydreret, eller om vandet er begrænset til bøjningsforkastningszoner.

For at imødegå denne begrænsning, den nye undersøgelse redegjorde for seismisk anisotropi, der karakteriserer, hvordan hastigheden af ​​seismiske bølger afhænger af den retning, de bevæger sig gennem et materiale. Forskerne brugte data indsamlet af havbundsseismometre til at måle seismisk anisotropi langs Mellemamerika-graven nær Nicaragua, hvilket muliggjorde et meget mere detaljeret billede af hydrering af øvre kappe.

Dataene viste, at i den undersøgte region, vandopbevaring i den øvre kappe er begrænset til serpentiniserede forkastningszoner, der fortynder hurtigt med dybden, tyder på, at forkastningsdynamik og serpentiniseringsreaktionskinetik forhindrer havvand i at hydrere kappen mellem bøjningsforkastninger. Nye skøn over vandtransport, der inkorporerer dette fund, er en størrelsesorden lavere end tidligere skøn for Mellemamerika-graven. Fordi de samme processer forekommer i andre subduktionszoner, forskerne rapporterer, at der kan transporteres langt mindre vand på verdensplan end tidligere anslået.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Eos, vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.