香港讯 日前，香港中文大学地球系统科学课程的杨宏峰教授及其团队，通过研究地球最深处——“挑战者深渊”附近的速度结构和地震分布特征，首次探测到在马里亚纳南部被俯冲板块带入地球内部的水量。由于俯冲板块是水进入地球内部的主要通道，因此估算进入俯冲带的水量对研究全球水和物质循环至关重要。该研究已于《地球物理研究通讯》上发表。
近年，“挑战者深渊”吸引了无数科学家和探险者的密切关注，然而，其水深达10.9公里，极少有设备可以突破极端压力，作近距离观测。因此，位于马里亚纳海沟的“挑战者深渊”仍然极为神秘。
据悉，马里亚纳海沟是太平洋板块向菲律宾海板块下方俯冲而形成，呈镰刀状，具有许多特殊的构造特点，如古老而陡峭的俯冲板片、没有大地震，以及分布甚广的泥火山。
为揭开深海的奥秘，杨教授与国际团队合作，对马里亚纳南段俯冲带进行了一系列多学科实验，包括物理海洋学、沉积物采样、重磁测量、主动源和被动源海底地震仪（OBS）实验。当中OBS可以测量海底震动，并用来探测地下结构。团队于 2016 年底放置数十台国产 OBS在海底，并在半年后成功回收，成为世界上首次成功在“挑战者深渊”附近进行的OBS实验。
杨教授课题组博士后研究员、文章第一作者朱高华博士，利用被动源OBS数据提取地震和环境噪声的信号，对马里亚纳南部的地下结构进行了地震成像。获得的地震速度模型显示俯冲板片有明显的低速异常，可延深至地幔约25公里处，数据显示马里亚纳南部俯冲板片携带有大量的水进入地球内部。在特定的温度和压力下，海水与岩石相互作用形成含水矿物（岩石水化），水因而被锁入岩石中，随着俯冲板块进入地球内部，俯冲板块外缘的拉张断层为水进入地球内部提供了重要途径。由于海平面一直保持相对稳定，进入地球的水通常伴随火山爆发回到大气层和海洋。在马里亚纳中部有一系列火山，因此部分水会由此返回。然而，马里亚纳南部却没有成熟的火山，说明俯冲板块携带的水会被带到地球的更深处，从而影响地底深处的物质成分和物质循环。
此项研究的合作机构包括中国科学院南海海洋研究所、中国科学院地质与地球物理研究所及圣路易斯华盛顿大学，并获香港研究资助局的资助。除了马里亚纳，杨教授还研究了莫克兰、卡斯卡迪亚和中美洲俯冲带。2018 年，他参加了首次中国—巴基斯坦莫克兰海沟的科学考察航次，进行大地震和海啸的相关研究。
（《中国基建报》记者 王焕 香港报道）
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