Как гидратация мантии меняется в течение жизни зоны субдукции

В зонах субдукции насыщенные водой океанические плиты высвобождают воду при погружении под менее плотные надвиговые плиты из-за взаимодействия с горячей мантией Земли. Эта вода поднимается и гидратирует мантию над плитой, способствуя образованию вулканов на поверхности и ограничивая максимальные глубины разрушительных землетрясений.

Однако нагрев, заставляющий воду покидать погружающуюся плиту, колеблется в течение жизненного цикла зоны субдукции, и количество высвобождаемой воды меняется вместе с этими колебаниями. Исследователи смоделировали субдукцию 90-миллионолетней плиты под 10-миллионолетнюю и изучили, как меняющийся темп высвобождения воды влияет на гидратацию мантии, в частности в клине мантии фор-арка.

Уровень гидратации мантии в модели оказался тесно связан с термической эволюцией зоны субдукции. На ранних стадиях плита обезвоживалась, но температуры в мантийном клине были слишком высоки для стабилизации водных минералов. В зрелой стадии плита опускалась глубже клина, и её вода больше не гидратировала мантию. Фаза активного погружения плиты через верхнюю мантию стала оптимальным периодом для гидратации: верх плиты оставался горячим, в то время как клин фор-арка охлаждался, что заставляло воду подниматься в него.

Моделирование также показало, что клинья мантии фор-арка по всему миру содержат примерно в 10 раз больше воды, чем считалось ранее — около 0,4% от объёма воды в океанах Земли.