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一個國際研究小組發現，俯沖帶的年齡會影響其在地球表面和內層之間循環水的能力。
他們的發現詳情于 2023 年 7 月 1 日發表在《地質學》雜志上。
當兩個構造板塊碰撞并且一個板塊俯沖到另一個板塊之下時，各種巖石會受到壓力、溫度和化學環境的變化并發生變質。這一過程對于在地球表面和深層內部之間回收水和關鍵元素(例如鍶、鈾、釷和鉛)非常重要。
一種在高壓下形成的巖石是硬鈉榴石榴輝巖。硬柱石榴輝巖在俯沖板塊儲存水方面發揮著至關重要的作用，因為它們含有礦物硬柱石，可以將大量的水攜帶到更深的地幔。
科學家傳統上認為洋殼在冷俯沖帶變成了硬鈉榴石榴輝巖。這是基于模型和實驗，這些模型和實驗表明硬鋁石是冷地熱環境中的常見礦物。然而，情況恰恰相反。硬鈉石在地球表面的化石俯沖帶中并不常見，這對我們目前對俯沖帶中水如何儲存的理解提出了進一步的問題。
為了研究這個難題，由伊利諾伊大學芝加哥分校地球與環境科學系和東北大學東北亞研究中心的 David Hernández Uribe 博士和 Tatsuki Tsujimori 教授領導的團隊分別使用了狀態-模擬俯沖帶不同生命階段的巖石形成的最先進的建模技術。
該小組進行的巖石學建模和相平衡計算表明，在俯沖帶的早期階段(<600萬年)，洋殼不會轉變為硬鈉榴石榴輝巖。但隨著時間的推移(12-33 百萬年)，它確實如此。
“我們發現硬鈉石榴輝巖的形成取決于俯沖帶的成熟程度，”辻森說。“硬鈉石僅在成熟的俯沖帶中對于地球表面深處的水循環很重要。在較年輕的區域中，它的作用并不像以前想象的那么大。”
這一發現將幫助科學家了解構造環境中的水和物質循環。在俯沖帶歷史早期俯沖的構造板塊不會攜帶與俯沖帶生命周期成熟階段俯沖的板塊那么多的H2O。
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