高分辨率地震图揭示了地球下地幔中神秘不规则现象的细节

高分辨率地震层析成像揭示了地核和地幔边界区域结构的不均匀性，地震波速度降低。研究区域的最低层比超低速区域的其余部分减慢了波浪的速度。这可能是由于地核在地幔边界处的“溶解”。

地幔是地球的一个有趣且鲜为人知的外壳，位于地壳和金属核之间。认为只有均匀的岩体隐藏在地壳下的想法远非事实：地幔由几层组成，每一层都有自己的特征和异质性。最初，地幔由超镁铁质硅酸盐和铝硅酸盐岩石组成，如橄榄石、辉石、斜长石及其高压转化产物。

地幔处于粘塑性对流状态：巨大的岩石块在数千万年的时间尺度上混合在一起。对流流将热量从热核心带到地表，穿过地幔的所有层，经历组成和性质的变化，并与“沿途”遇到的所有结构相互作用，例如沉入的岩石圈板块的残骸它在俯冲过程中。

我们所知道的关于地幔结构的一切都来自地震数据。地震波被地幔的结构折射和反射，远离震源记录的波序列携带了有关波所经过的所有结构的信息。

地球上各种地震波的传播方案。地震焦点 - 地震发生的地点。主要过程是在具有不同密度的介质中传播期间的折射（弯曲），以及在异质层边界处的反射。

在地幔的下部，地震学家发现了不寻常的构造——所谓的大型低剪切速度区和超低速区。

异常的确切性质尚不清楚，但其发生的原因可能是内部和外部的关系。这些区域可能是地幔柱的底部或沉入地幔底部的岩石圈板块的“墓地”，或者它们可能是地核与地幔甚至地幔碎片相互作用的产物原行星Theia的碰撞产生了月球。速度降低区域的高密度岩石反对前两个版本，而支持后两个版本。

在一项新的研究中，由李志（Lithuanian Li）领导的剑桥大学科学家“审查”了具有高达数十公里空间分辨率创纪录的超低速区域。为此，他们记录了地震的地震图，其中的波“沿切线”穿过速度降低的区域并经历了最大的偏差，之后他们对初始波在大肠内的传播进行了计算机模拟。地球。描述该研究的原始文章属于公共领域。

科学家们“调整”了地幔中异质性的形状和参数，使模拟的地震图与实测的一致，从而重建了异质性的结构及其性质。

用于研究的地震波传播示意图。虚线圆圈 - 410和660公里深度的层边界，颜色反映了横波传播速度的相对异常（红色-减速，蓝色-加速）

事实证明，几百公里宽、几十公里厚的扁平“煎饼”最适合模型。反映大尺度结构的低频波的速度在这些区域降低了 20%，而对小的不均匀性敏感的高频波的速度降低了 40%。

在这种情况下，波通过折射向地球中心移动，并且高频波比低频波更强烈地移动。这对应于分层结构：显然，在超低速区，地震波无论如何都会减慢，有一个几公里厚的低层：那里的波速下降得更多。

超低速区和地震波在其中传播的示意图。左边的太平洋 LLVP 是低剪切太平洋区，ULVZ 是超低剪切区，CMB 是核幔边界。

该工作的作者并未就研究领域的性质得出明确的结论，但倾向于支持内部流程。他们强调，他们的岩石的高密度一定是由于铁含量的增加（它取代了岩石中轻得多的镁）。

忒伊亚的地幔是一个比地球更小、更分化的天体，它可能富含铁，但很难用碎片解释最低且非常薄的异质层中波速的急剧下降。

相反，地核的“溶解”更合适：金属铁可以在其边界被氧化，进入岩石的成分中，然后最底层的岩石将是最富集的。这也可以通过测量的夏威夷火山熔岩同位素异常来证实，该火山位于研究区上方 2900 公里处，但通过地幔柱与之相连。