Direkte tegn på adskilt oceanisk skorpe fanget i kappeovergangszonen

Professor Yao Huajians forskningsgruppe fra School of Earth and Space Sciences ved University of Science and Technology of China (USTC), i samarbejde med Dr. Piero Poli fra Grenoble-Alpes Universitet i Frankrig, kombineret de unikke opløsningsreflekterede kropsbølger (P410P og P660P) hentet fra interferometri med omgivende støj med mineralfysisk modellering, at kaste nyt lys over overgangszonefysikken. Deres arbejde blev udgivet i Naturkommunikation .

Subduktionen af ​​oceaniske plader er en vigtig proces i Jordens indre materialecirkulation. At studere genanvendelse af oceanisk skorpe i den dybe kappe kan give afgørende spor for at forstå kappens dynamik og cirkulation af dybe materialer. Imidlertid, dette er næppe begrænset af pålidelige seismiske beviser.

Mantle overgangszonen (MTZ) er afgrænset af globale seismiske diskontinuiteter nær 410 km og 660 km diskontinuiteter. Strukturen og egenskaberne af denne zone har en afgørende indflydelse på processen med kappekonvektion. Fordi den basaltiske oceaniske skorpe med en lavere tæthed end den normale kappe har negativ opdrift nær de 660 km diskontinuitet, det kan være gravitationelt fanget i denne region. Imidlertid, de smalle dybdeområder af den negative opdrift og den lavere temperatur og viskositet af de subducerede oceaniske plader bringer mange usikkerheder til denne spekulation. Det er stadig kontroversielt, om den subducerede oceaniske skorpe kan adskilles fra den oceaniske litosfæriske kappe og forblive i denne overgangszone.

De traditionelle metoder til strukturen af ​​overgangszonen er hovedsageligt baseret på information om rejsetid og amplitude af naturlige jordskælvs bølgefaser, der ofte var begrænset af den tidsmæssige og rumlige fordeling af naturlige jordskælv.

I dette studie, forskere brugte de kontinuerlige bølgeformsdata fra mere end 200 stationer i det nordlige Kina til at beregne baggrundsstøjens krydskorrelationsfunktion. Resultatet opnår klare reflekterede seismiske faser mellem 410 km og 660 km. Der er betydelige P660P-bølgeformanomalier på forkanten af ​​den stillestående stillehavsplade, hvilket var godt forklaret af en simpel mineralmodel, der:den adskilte basaltiske oceaniske skorpe er akkumuleret i bunden overgangszone ved forkanten af ​​subduktionspladen.

Denne undersøgelse afslørede, at den subducerede oceaniske plade længe har været fanget i bunden af ​​mantelovergangszonen, som kan undergå kappe-skorpe segregation på grund af stigningen i temperaturen og faldet i viskositeten. Den adskilte oceaniske skorpe kan blive i bunden af ​​mantelovergangszonen for den negative opdrift, og dette kan godt forklare den observerede seismiske spredning og uge P660P fase. De oceaniske plader, der trænger direkte gennem overgangszonen, er svære at adskille på grund af den hurtige hastighed og lavere temperatur (højere viskositet).

Desuden, disse subducerede plader opvarmes ved kerne-kappegrænsen, hvor der er større sandsynlighed for, at skorpe-kappe segregation forekommer. De adskilte oceaniske skorpekomponenter vil blive akkumuleret over kerne-kappegrænsen eller båret til den lavvandede del af kappefanen.

Derfor, evolutionen og cyklusprocessen af ​​oceaniske skorpekomponenter er tæt forbundet med subduktionsmønsteret af oceaniske plader. Den materialefiltrerende effekt af grænsefladen på 660 km kan spille en afgørende rolle i den kemiske udvikling af vores planet.