1.简要说明水如何影响地球动力学与能量循环。
水对地球表面和内部的物理与化学过程至关重要。海水通过海底的裂缝与断层进入岩石圈,引起海洋板块的水化作用(图1) 。在此过程中,海水降低了岩石圈强度并改变了地幔性质。此外,水通过改变岩石的压力和摩擦力影响着地震活动,并通过降低地幔物质的熔融温度和粘度促进了岩浆的产生及火山活动。海水进入地球深部后,一部分储存在地球内部,一部分则由火山活动释放回海洋和大气。因此,海洋板块的水化影响着板块构造、地幔对流、地球多圈层物质与能量循环等过程。
2.详细说明俯冲带进水的重要作用。
①海水会在大洋中脊-转换断层和俯冲带呈多幕式进入海洋岩石圈(图1)。海洋板块的水化作用首先发生在洋中脊,海水通常通过脊轴两侧的断层进入洋壳。并且,大洋转换断层可为海水渗入上地幔提供额外的途径。海洋板块的再次水化作用发生在俯冲带,俯冲板块弯曲形成正断层,为海水渗透到地壳和上地幔提供通道。
②通过统计与计算全球海洋板块边界的长度或宽度,各岩层的含水率,洋中脊扩张速度,以及俯冲带的汇聚速率和板块年龄等水化关键参数,定量估算了全球海洋岩石圈进水率的分布(图2)。结果表明,全球洋中脊-转换断层的进水贡献率约为31.2%(~7.08×108 Tg/Myr);俯冲带进水贡献率约为68.8%(~15.95×108 Tg/Myr)。其中,地幔进水率主要由俯冲带贡献。