科學(xué)家首次繪制地幔電導(dǎo)率全球三維圖像*

家用電器警示標(biāo)簽中通常會注明，水是很好的導(dǎo)電材料?，F(xiàn)在，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地幔局部電導(dǎo)率的增大很可能意味著地表下含水量的增大。研究人員首次繪制了地幔電導(dǎo)率全球三維圖像，他們的研究結(jié)果發(fā)表在近期的Nature雜志上。

完成此項(xiàng)研究任務(wù)的俄勒岡州立大學(xué)(OSU)的科學(xué)家聲稱，高導(dǎo)區(qū)與俯沖帶吻合，此處的構(gòu)造板塊正在向地殼下方俯沖。在這項(xiàng)研究中，他們使用了地幔的電磁感應(yīng)探測方法。這項(xiàng)技術(shù)對于巖石和礦物中相互連通的流體包非常敏感。

美國國家科學(xué)基金會(NSF)地球科學(xué)部的項(xiàng)目主任Robin Reichlin稱，這項(xiàng)研究工作非常重要，因?yàn)樗堑厍騼?nèi)部全球三維地震成像的重要補(bǔ)充，地震成像使用的是地震所產(chǎn)生的聲波?？茖W(xué)家可以將這兩種方法結(jié)合起來使用，以期獲得有關(guān)地球內(nèi)部成分變化、含水量變化以及溫度變化等方面的更加詳盡的信息。

地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，俯沖板塊的溫度要比其周圍地幔物質(zhì)的溫度低，并且傳導(dǎo)性也比它們差。然而，OSU的科學(xué)家卻提出，這些區(qū)域的傳導(dǎo)性可能會因?yàn)楦_過程中向下的水流作用而增強(qiáng)。

俄勒岡州立大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家，同時(shí)也是Nature雜志上那篇文章的作者之一 Adam Schultz認(rèn)為，許多地球科學(xué)家認(rèn)為，構(gòu)造板塊不大可能將大量的水帶入地幔。而我們的模型卻清晰地顯示了俯沖帶與高電導(dǎo)率之間的緊密聯(lián)系，對此現(xiàn)象最簡單的解釋就是水。

Schultz稱，這項(xiàng)研究對于地球運(yùn)行的基本模式提供了新的認(rèn)識。雖然技術(shù)在進(jìn)步，但是科學(xué)家仍然無法確定在洋底之下究竟存在多少水，也不知道究竟有多少水進(jìn)入了地幔。這帶給了我們無盡的啟示。在地下的不同深度，水與各種礦物質(zhì)相互作用的方式也不同，同時(shí)有少量的水還可以改變巖石的物理性質(zhì)，改變地幔物質(zhì)的粘性，協(xié)助熔巖上升熱柱的形成，并且最終對流出地面的物質(zhì)產(chǎn)生影響。

俄勒岡州立大學(xué)的海洋學(xué)者、該文的另一作者Gary Egbert指出，實(shí)際上，我們真的不知道地球上究竟存在多少水。一些證據(jù)證明，在洋底之下所蘊(yùn)藏的水量比全世界所有的海水量加在一起還要多出若干倍。他們的研究結(jié)果可以使這一問題變得明了一些。至于水是如何到達(dá)地幔的(如果電導(dǎo)率確實(shí)能反應(yīng)水的存在)，現(xiàn)在有多種不同的解釋。如果不是因?yàn)榘鍓K向下俯沖而將水帶入地幔，那么那里的水就有可能是原生的，是否已經(jīng)存在了40億年之久?或者當(dāng)板塊緩慢俯沖的時(shí)候，水也會隨之向下滲透。這是否表明在很久以前地球的含水量要比現(xiàn)在大得多?這些問題非常有意思，只是現(xiàn)在我們還無法回答。

俄勒岡州立大學(xué)的一位博士后研究人員，該文章的第一作者Anna Kelbert說，接下來我們將利用最新的地面觀測數(shù)據(jù)和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)一步研究，以便更好地了解水循環(huán)及其與地球內(nèi)部礦物質(zhì)的相互作用模式。最后，科學(xué)家們希望建立一個(gè)能夠確定地幔巖石中水含量的模型。

資料來源:http:∥www.nsf.gov/news/news_ summ.jsp?cntn_id=115434＆org=OLPA＆from= news

原文題目:Scientists create first three-dimensional global map of electrical conductivity in Earth's mantle

(中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館蘭州分館/中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心 李 娜 編譯)

(譯者電子信箱，李 娜:lina@llas.ac.cn)

P315;

D;doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2010.09.002

2009-10-19。