地幔660千米界面起伏反映地球內部化學分層特徵—新聞—科學網

2020-12-04 科學網

 

中科院測量與地球物理研究所倪四道團隊與中國科大和國際同行合作，首次發現了非對稱路徑660千米間斷面散射波震相，並揭示了地幔410千米及660千米間斷面的小尺度起伏特徵，為地幔對流模式研究提供了關鍵證據。相關成果日前發表於《科學》雜誌。

據了解，板塊構造學說是固體地球科學的基石，刻畫了巖石圈的基本運動學特徵，而地幔對流理論為理解板塊運動規律提供了動力學基礎。然而，長期以來，地幔對流模式的研究一直存在爭議，分歧主要集中於全地幔對流和上下地幔分層對流兩個模式。近年來，還有一些學者提出了地幔混合對流模式猜想，即一些區域地幔分層對流、其它區域上下地幔整體對流。

研究團隊基於溫度及化學成分對地幔間斷面各種橫向尺度起伏的不同控制作用，對間斷面的成因及地幔對流模式開展研究。溫度異常及化學成分異常均可造成大尺度（1000千米）和中等尺度（100千米）的地幔間斷面起伏。但是，由於熱擴散作用，溫度異常難以形成間斷面的小尺度（10千米）起伏，而化學成分變化則可以較好解釋小尺度結構

倪四道介紹說，作為上地幔與下地幔的分界面，660千米間斷面的大尺度及中等尺度起伏目前已有廣泛研究，但其小尺度起伏測量卻具有極大的挑戰性。

通過研究散射地震波PP震相，此次研究人員發現一些區域的660千米間斷面存在非常強烈的小尺度起伏，進而表明這些區域的上下地幔存在化學分層。相比之下，410千米間斷面的小尺度起伏則沒有被觀測到。研究結果支持了地幔混合對流模式。

相關論文信息：DOI: 10.1126/science.aav0822

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