香港訊 日前，香港中文大學地球系統(tǒng)科學課程的楊宏峰教授及其團隊，通過研究地球最深處——“挑戰(zhàn)者深淵”附近的速度結構和地震分布特征，首次探測到在馬里亞納南部被俯沖板塊帶入地球內部的水量。由于俯沖板塊是水進入地球內部的主要通道，因此估算進入俯沖帶的水量對研究全球水和物質循環(huán)至關重要。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”吸引了無數科學家和探險者的密切關注，然而，其水深達10.9公里，極少有設備可以突破極端壓力，作近距離觀測。因此，位于馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者深淵”仍然極為神秘。

據悉，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，具有許多特殊的構造特點，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，楊教授與國際團隊合作，對馬里亞納南段俯沖帶進行了一系列多學科實驗，包括物理海洋學、沉積物采樣、重磁測量、主動源和被動源海底地震儀（OBS）實驗。當中OBS可以測量海底震動，并用來探測地下結構。團隊于 2016 年底放置數十臺國產 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”附近進行的OBS實驗。

楊教授課題組博士后研究員、文章第一作者朱高華博士，利用被動源OBS數據提取地震和環(huán)境噪聲的信號，對馬里亞納南部的地下結構進行了地震成像。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，數據顯示馬里亞納南部俯沖板片攜帶有大量的水進入地球內部。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，隨著俯沖板塊進入地球內部，俯沖板塊外緣的拉張斷層為水進入地球內部提供了重要途徑。由于海平面一直保持相對穩(wěn)定，進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被帶到地球的更深處，從而影響地底深處的物質成分和物質循環(huán)。

此項研究的合作機構包括中國科學院南海海洋研究所、中國科學院地質與地球物理研究所及圣路易斯華盛頓大學，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考察航次，進行大地震和海嘯的相關研究。

（《中國基建報》記者 王煥 香港報道）