更大量的水存在于地幔中
澳大利亚地球科学家泰德·凌武德(Ted Ringwood,1930-1993)发现了以他的名字命名的尖晶橄榄石(Ringwoodite),这种矿物质的1.5%是由水分子构成的。在凌武德发表的一篇报告中提到,地幔的过渡层,即“三明治夹层”内具备超高压、超高温等条件,因此那里富含钻石,也符合尖晶橄榄石这种矿物质的产生条件。
尖晶橄榄石在陨石中普遍存在,但在地球上的岩石上却极少发现,起码在2008年以前科学家认为这种矿物质只存在陨石中。
2014年3月,来自加拿大阿尔伯塔大学的格拉汉姆·皮尔森等在英国《自然》杂志发表报告,宣称新发现的尖晶橄榄石样品,提供了足够充分的证据,证明地幔上下层之间的过渡带存在水分,而且按照岩石中的水分存在比例,水资源储量相当丰富,有望超过全球海洋总水量之和。当年,凌武德组织的科研队伍在巴西马托格罗索州雨林中的一条小溪内捡到一块棕色的钻石,经多年化验比对,直到最近才确认其内部含有微量尖晶橄榄石成分。科学家认为,此次发现的含有尖晶橄榄石的钻石,就是通过火山喷发,由地幔带到地表的。
2014年6月,美国西北大学的地球物理学家雅各布森(Steve Jacobsen)及新墨西哥大学的地震学家施曼特(Brandon Schmandt)在美国《科学》杂志合作发表文章,报告通过利用遍布全美的2000多个地震仪分析了500多次地震的地震波,表明就在美国地下660公里深处,岩石发生部分熔融,且从地震波传播速度减缓来看,这是可能有水存在的信号。与此同时,研究人员在实验室中合成上下地幔过渡带中存在的尖晶橄榄石,并模拟地下660公里深处的高温高压环境,尖晶橄榄石在此环境下发生部分熔融,就像出汗一样释放出水分子。这为地幔过渡带存在水分提供了更多的证据。
地幔上下层之间的过渡带(介于410km和660km相变界面之间,界面深度强烈依赖于温度变化)厚度约25km,占据地球内部的一个椭圆体区域,约占地球质量7.5%,平均含水量按1%计算,存水质量为:地球的质量×地幔过渡带质量比重×含水量=5.98×10??kg×7.5%×1%=4.485×10??kg=4.485×10??亿吨,是现今地球表面的水贮量(包括液态水、固态冰雪和气态水汽)1.3860×10??亿吨的3倍多。
地幔中的水,因为地壳俯冲形成的上升通道可以进入地幔与地壳之间的软流层岩浆中,并随岩浆活动而达到地表。按此理论,地表的液态水很大部分是内部的水慢慢渗出而积累起来的。有人估计自地球诞生以来,深层岩浆活动带给地表的水占当今海洋贮水量的一半,又有人估计火山活动喷出来的水相当于海洋水贮量的一半。这二者肯定有重复的地方。
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