Субдукция может переносить меньше воды, чем считалось

Когда одна тектоническая плита погружается под другую в зоне субдукции, она переносит огромные объёмы воды и других химических веществ в мантию Земли. Опускающаяся плита несёт морскую воду, захваченную в осадках и коре или химически связанную в таких минералах, как серпентин. Последующее высвобождение этой воды в мантии способствует ключевым геологическим процессам, таким как землетрясения и образование питающей вулканы магмы.

Новое исследование Миллера и его коллег показывает, что перенос воды в зоне субдукции Среднеамериканского жёлоба на порядок меньше предыдущих оценок. По объёму наибольшая часть погружающейся плиты — это её нижний слой, состоящий из вещества верхней мантии. Предыдущие оценки количества воды в нём сильно разнились: некоторые предполагали, что за последние 540 миллионов лет зоны субдукции по всему миру поглотили воду, эквивалентную более чем двум океанам.

Чтобы уточнить эти данные, авторы новой работы учли сейсмическую анизотропию — зависимость скорости сейсмических волн от направления их распространения в материале. Используя данные морских сейсмометров вдоль Среднеамериканского жёлоба у Никарагуа, они выяснили, что в изученном регионе накопление воды в верхней мантии ограничено серпентинизированными зонами разломов, которые быстро истончаются с глубиной. Это говорит о том, что динамика разломов и кинетика реакции серпентинизации препятствуют гидратации мантии между изгибающими разломами.

Новые оценки переноса воды, учитывающие это открытие, на порядок ниже прежних для данного региона. Поскольку аналогичные процессы происходят и в других зонах субдукции, исследователи приходят к выводу, что глобальный перенос воды в мантию может быть значительно меньше, чем считалось ранее.