摘要gydF4y2Ba
尽管俯冲作用是水向地球深处输送的唯一机制，但人们对俯冲带的水循环仍知之甚少。以前对水通量的估计gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba俯冲深度超过100公里的水量变化很大。在这些计算中，不确定性的主要来源是俯冲的最上层地幔的初始含水量。以往的活动震源地震研究表明，在海沟附近的板块弯曲区，俯冲板块可能普遍水化gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。然而，这些研究并没有限制水化作用的深度，而且大多数研究的是年轻的俯冲板块，这使得俯冲带对老俯冲板块的水收支不确定。在这里，我们展示了马里亚纳海沟中部地壳和上地幔的地震图像，这些图像来自宽带海底地震数据的瑞利波分析。这些图像显示，由于地幔水合作用导致的低地幔速度在莫霍不连续之下延伸了大约24公里。结合对俯冲地壳水的估计，这些结果表明，该地区的俯冲水至少是以前计算的4.3倍gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba。如果其他古老的、寒冷的俯冲板块含有相应厚的含水地幔层，就像在古老的、寒冷的俯冲板块上进入的板块断层的相似性所表明的那样，那么，对深度超过100公里的地幔的全球水通量的估计，必须比以前的估计增加大约三倍gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba。因为长期净流入地球深处的水与地质记录不一致gydF4y2Ba8gydF4y2Ba在美国，火山弧和弧后盆地的排水量估计可能也需要向上修正gydF4y2Ba9gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
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致谢gydF4y2Ba
我们感谢P. J. Shore、H. Jian以及这些房车的船长、船员和科学小组gydF4y2Bar .雷夫尔gydF4y2Ba和gydF4y2Ba梅尔维尔gydF4y2Ba用于数据收集;S. Wei和M. Pratt协助数据处理;R. Parai和M. J. Krawczynski进行讨论;和X.王的支持。IRIS pascal和OBSIP分别提供陆基地震仪器和海底地震仪。这项工作得到了美国国家科学基金会(NSF)资助的georisms项目OCE-0841074 (D.A.W.)的支持。gydF4y2Ba
审核人信息gydF4y2Ba
自然gydF4y2Ba感谢C. Rodríguez Ranero和D. Shillington对这项工作的同行评审所做的贡献。gydF4y2Ba
作者信息gydF4y2Ba
作者及单位gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
C.C.和M.E在D.A.W的建议下分析了地震数据。W.S.开发并修改了蒙特卡罗反演代码。C.C.和D.A.W.牵头撰写稿件，所有作者讨论结果并对稿件进行编辑。gydF4y2Ba
相应的作者gydF4y2Ba
道德声明gydF4y2Ba
相互竞争的利益gydF4y2Ba
作者声明没有利益冲突。gydF4y2Ba
额外的信息gydF4y2Ba
出版商的注意:gydF4y2Bab施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba
扩展数据图和表gydF4y2Ba
图1低速区稳健性检验。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba根据我们的先验知识，假定俯冲带的几何形状。gydF4y2BabgydF4y2Ba，gydF4y2BacgydF4y2Ba，节点80公里(gydF4y2BabgydF4y2Ba)及110公里(gydF4y2BacgydF4y2Ba)从海沟向陆地方向移动。黑色虚线为输入的一维模型;蓝色虚线和实线分别是合成色散曲线蒙特卡罗反演的最佳拟合模型和平均模型;红色虚线和实线是真实数据蒙特卡罗反演的最佳拟合和平均模型。gydF4y2Ba
图2均匀分布的蛇纹石层(厚度450 m，间距2 km)的方位各向异性。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba，垂直分层的结果。gydF4y2BabgydF4y2Ba， 45°倾斜分层结果。括号中的数字是准p、准sv或准sh的平均速度。相对于层的走向定义入射角:0°与走向平行，90°与走向垂直。gydF4y2Ba
扩展数据图3方位平均群速度和相速度图。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba，每10秒的群速度(色标)(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)及21秒(gydF4y2BabgydF4y2Ba)被ANT倒置。gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba，周期为10秒的相速度(色标)(gydF4y2BacgydF4y2Ba)及21秒(gydF4y2BadgydF4y2Ba)。gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba，周期为25s的相速度(色标)(gydF4y2BaegydF4y2Ba)及40岁(gydF4y2BafgydF4y2Ba)被HT反转。3公里、4公里和5公里水深等高线显示为细灰线。海沟轴线和蛇形海山如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
图4本研究中使用的地震。gydF4y2Ba
蓝点表示ISC地震位置。红星表示马里亚纳海沟的位置。gydF4y2Ba
图5蒙特卡罗反演和相速度灵敏度核的例子。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba–gydF4y2BadgydF4y2Ba，四个位置的联合瑞利相和群色散数据(误差条，一个标准差)和贝叶斯蒙特卡罗平均模型计算的相(红色实线)和群(蓝色实线)色散曲线:gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，内弧;gydF4y2BabgydF4y2Ba，外前弧;gydF4y2BacgydF4y2Ba，沟高;gydF4y2BadgydF4y2Ba太平洋板块。gydF4y2BaegydF4y2Ba–gydF4y2BahgydF4y2Ba，由贝叶斯蒙特卡罗反演的剪切速度模型对四个样例位置。gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，样例周期的相速度敏感性核，采用中平均速度模型计算gydF4y2BaggydF4y2Ba。gydF4y2Ba
图6 HT法和双平面波法远震层析成像中瑞利波各向同性相速度的比较gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba27岁。gydF4y2BabgydF4y2Ba36岁。gydF4y2Ba
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蔡，C, Wiens, D.A, Shen, W。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba从海底地震资料估计马里亚纳俯冲带的水输入。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba563gydF4y2Ba， 389-392(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0655-4gydF4y2Ba
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关键字gydF4y2Ba
- 传入的板gydF4y2Ba
- 板块俯冲gydF4y2Ba
- 弯曲的缺点gydF4y2Ba
- 利蛇纹石gydF4y2Ba
- 海底地震仪gydF4y2Ba
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上板块对俯冲带几何形状、水化作用和地震行为的控制gydF4y2Ba
自然地球科学gydF4y2Ba（2022）gydF4y2Ba
硼质岩中的硼同位素记录了俯冲起始期板块输入的快速变化gydF4y2Ba
自然通讯gydF4y2Ba（2022）gydF4y2Ba
自上而下对水俯冲的控制gydF4y2Ba
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由于水合地幔有限的深俯冲，海平面在地质时期的稳定性gydF4y2Ba
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钼同位素揭示了马里亚纳弧下的板块脱水和熔融gydF4y2Ba
自然通讯gydF4y2Ba(2021)gydF4y2Ba
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