香港訊 日前，香港中文大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)課程的楊宏峰教授及其團(tuán)隊(duì)，通過研究地球最深處——“挑戰(zhàn)者深淵”附近的速度結(jié)構(gòu)和地震分布特征，首次探測(cè)到在馬里亞納南部被俯沖板塊帶入地球內(nèi)部的水量。由于俯沖板塊是水進(jìn)入地球內(nèi)部的主要通道，因此估算進(jìn)入俯沖帶的水量對(duì)研究全球水和物質(zhì)循環(huán)至關(guān)重要。該研究已于《地球物理研究通訊》上發(fā)表。

近年，“挑戰(zhàn)者深淵”吸引了無數(shù)科學(xué)家和探險(xiǎn)者的密切關(guān)注，然而，其水深達(dá)10.9公里，極少有設(shè)備可以突破極端壓力，作近距離觀測(cè)。因此，位于馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者深淵”仍然極為神秘。

據(jù)悉，馬里亞納海溝是太平洋板塊向菲律賓海板塊下方俯沖而形成，呈鐮刀狀，具有許多特殊的構(gòu)造特點(diǎn)，如古老而陡峭的俯沖板片、沒有大地震，以及分布甚廣的泥火山。

為揭開深海的奧秘，楊教授與國際團(tuán)隊(duì)合作，對(duì)馬里亞納南段俯沖帶進(jìn)行了一系列多學(xué)科實(shí)驗(yàn)，包括物理海洋學(xué)、沉積物采樣、重磁測(cè)量、主動(dòng)源和被動(dòng)源海底地震儀（OBS）實(shí)驗(yàn)。當(dāng)中OBS可以測(cè)量海底震動(dòng)，并用來探測(cè)地下結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)于 2016 年底放置數(shù)十臺(tái)國產(chǎn) OBS在海底，并在半年后成功回收，成為世界上首次成功在“挑戰(zhàn)者深淵”附近進(jìn)行的OBS實(shí)驗(yàn)。

楊教授課題組博士后研究員、文章第一作者朱高華博士，利用被動(dòng)源OBS數(shù)據(jù)提取地震和環(huán)境噪聲的信號(hào)，對(duì)馬里亞納南部的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震成像。獲得的地震速度模型顯示俯沖板片有明顯的低速異常，可延深至地幔約25公里處，數(shù)據(jù)顯示馬里亞納南部俯沖板片攜帶有大量的水進(jìn)入地球內(nèi)部。在特定的溫度和壓力下，海水與巖石相互作用形成含水礦物（巖石水化），水因而被鎖入巖石中，隨著俯沖板塊進(jìn)入地球內(nèi)部，俯沖板塊外緣的拉張斷層為水進(jìn)入地球內(nèi)部提供了重要途徑。由于海平面一直保持相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)入地球的水通常伴隨火山爆發(fā)回到大氣層和海洋。在馬里亞納中部有一系列火山，因此部分水會(huì)由此返回。然而，馬里亞納南部卻沒有成熟的火山，說明俯沖板塊攜帶的水會(huì)被帶到地球的更深處，從而影響地底深處的物質(zhì)成分和物質(zhì)循環(huán)。

此項(xiàng)研究的合作機(jī)構(gòu)包括中國科學(xué)院南海海洋研究所、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所及圣路易斯華盛頓大學(xué)，并獲香港研究資助局的資助。除了馬里亞納，楊教授還研究了莫克蘭、卡斯卡迪亞和中美洲俯沖帶。2018 年，他參加了首次中國—巴基斯坦莫克蘭海溝的科學(xué)考察航次，進(jìn)行大地震和海嘯的相關(guān)研究。

（《中國基建報(bào)》記者 王煥 香港報(bào)道）