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中国科学技术大学地球与空间科学学院姚华建教授课题组与法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学 Piero Poli 博士合作,利用环境噪声干涉法提取的独特分辨率反射体波(P410P 和 P660P)与矿物物理建模相结合,为过渡带物理研究提供了新的思路。该项研究成果发表于自然通讯。
洋壳俯冲是地球内部物质循环的重要过程,研究洋壳的循环利用是在里面可以为理解地幔动力学和深部物质循环提供重要线索。然而,这几乎没有可靠的地震证据来约束。
地幔地幔对流带 (MTZ) 以 410 公里和 660 公里不连续性附近的全球地震不连续性为界。该区域的结构和性质对地幔对流过程具有至关重要的影响。由于玄武岩海洋密度低于正常地幔的俯冲洋壳在660km不连续面附近具有负浮力,可能被重力捕获在此区域。然而,俯冲洋壳负浮力作用的深度范围较窄,俯冲洋壳的温度和黏度较低,给这一推测带来了许多不确定性。俯冲洋壳能否与大洋岩石圈地幔分离并停留在此过渡带仍存在争议。
传统的过渡带构造研究方法主要基于天然地震体波相的走时和振幅信息,而这些方法往往受到天然地震时空分布的制约。
本研究利用华北地区200多个台站的连续波形数据,计算了背景噪声的互相关函数,结果在410~660km之间获得了清晰的反射震相,在滞留太平洋板块前缘存在明显的P660P波形异常,这可以用简单的矿物模型很好地解释:偏析的玄武质洋壳堆积在俯冲板片前缘的底部过渡带上。
该研究揭示了俯冲洋壳长期被困在地幔过渡带底部,由于温度升高、黏度降低,该过渡带可能发生幔壳分离,分离后的洋壳可能滞留在负浮力的存在可以很好地解释观测到的地震散射和弱P660P相位。直接穿过过渡带的海洋板块由于速度快、温度低(粘度大)而难以分离。
此外,这些俯冲板块在核幔边界被加热,此处更容易发生壳幔分离。分离的洋壳成分将堆积在或被带到浅水区羽。
因此,洋壳组分的演化和循环过程与大洋板块的俯冲模式密切相关,660km界面的物质过滤效应可能在地球化学演化中发挥至关重要的作用。
中国科学技术大学提供
引用: 地幔过渡带内存在分离洋壳的直接证据 (2021 年 5 月 28 日) 于 2024 年 6 月 16 日检索自 https://webbedxp.com/zh-CN/science/jamaal/news/2021-05-evidence-segregated-oceanic-crust-mantle.html
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