如果地球上没有水，板块构造会有什么不同?

Question

水通过缓和地球岩石圈的脆性和韧性变形，在板块构造中起着至关重要的作用。水降低了脆性裂缝的莫尔库仑。在延性变形过程中，它润滑不同的变形状态。这对软流圈的变形也很重要。

此外，水在含水矿物的形成和熔体的熔解中起着重要作用，从而大大改变了岩石圈和软流圈的流变性。

那么，在无水的地球上，板块构造会是什么样子呢?它能起作用吗?是否会有不同的速度，或者完全不同的过程，类似于在邻近的太阳系天体上所看到的?

_{来源:V.S. Solomatov。液态水在维持板块构造和调节地表温度中的作用
参见:板块构造和水}

Answer 1

看待这个问题的一种方法是确定地球将拥有一个活跃的盖子(多个板块)，停滞的盖子(单个板块)或一个中间状态(例如间歇性或迟缓)的构造状态。这是经常与金星进行比较的原因之一，特别是关于金星的主要区别是金星有一个停滞的盖子，可能有周期性的活动构造制度(见问题和回答)金星能被认为是构造活跃的吗?与地球活跃的地壳构造制度相比。

然而，除了金星上相对缺乏水之外，金星和地球之间的其他差异也可能解释了构造制度的差异。Bouffard(2013)的一些模拟表明，岩石圈流变学的不同塑性屈服强度可以解释不同的构造制度。

水如何与海洋岩石圈相互作用是解决这类问题的一个重要考虑因素，因为大多数扩张脊和所有俯冲带都是以海洋岩石圈为基础的。

这个答案是基于缺水是如何阻止钥匙出现的理论上认为构造机制从均匀开始。

Regenauer等人(2001)建立了水在俯冲开始和板块构造开始中的关键作用模型，其理论基础是沉积物在一个时期的长期积累被动大陆-海洋边界(例如北美东海岸)可能导致张力积聚到海洋地壳“断裂”并开始俯冲的地步，如下图所示:

图片来源

在没有水的情况下，这个开始俯冲的过程(如果是真的)是不可能开始的;作者认为金星的情况可能是这样，那里的火山活动很明显，但机制似乎是通过目前在那里观察到的停滞盖构造制度的热点活动如果这个理论是正确的，那么没有水就意味着地球可能有一个被热点活动刺破的停滞盖子。

参考文献

Bouffard, 2013,水在地球和金星构造中的作用，里昂大学

regenaeer等人，2001，俯冲的开始:加水的临界?科学

Answer 2

我认为水在板块构造中的作用是为板块驱动机制服务的。扩展的山脊从底部加热，并通过水有效地冷却顶部。

根据热力学的第二低，月/日引起的脊变形必须导致热物质向上输送。基本上，运输的物质冷却并凝固，从而在月/日引起的脊变形中推动脊的两侧分开。

我把这个理论称为“活动断裂构造论”。你可以看看我的博客sukhotinsky.blogspot.com或divergent-boundaries.blogspot.com来了解细节。

Answer 3

简单的回答是，我们真的不确定。

从更大的角度来看，平板只是对流单元顶部的一层薄薄的(凉爽的)边界层。板块是地幔对流的产物，其组成对对流本身影响不大。

与此同时，水往往会降低地幔岩石的熔点，这可能会产生许多重要的后果，例如弧后火山作用(因为水在俯冲过程中被输送到很深的地方)，不稳定的开始等。