高分辨率地震層析成像揭示了地核和地幔邊界區(qū)域結(jié)構(gòu)的不均勻性，地震波速度降低。研究區(qū)域的最低層比超低速區(qū)域的其余部分減慢了波浪的速度。這可能是由于地核在地幔邊界處的“溶解”。

地幔是地球的一個有趣且鮮為人知的外殼，位于地殼和金屬核之間。認為只有均勻的巖體隱藏在地殼下的想法遠非事實：地幔由幾層組成，每一層都有自己的特征和異質(zhì)性。最初，地幔由超鎂鐵質(zhì)硅酸鹽和鋁硅酸鹽巖石組成，如橄欖石、輝石、斜長石及其高壓轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。

地幔處于粘塑性對流狀態(tài)：巨大的巖石塊在數(shù)千萬年的時間尺度上混合在一起。對流流將熱量從熱核心帶到地表，穿過地幔的所有層，經(jīng)歷組成和性質(zhì)的變化，并與“沿途”遇到的所有結(jié)構(gòu)相互作用，例如沉入的巖石圈板塊的殘骸它在俯沖過程中。

我們所知道的關(guān)于地幔結(jié)構(gòu)的一切都來自地震數(shù)據(jù)。地震波被地幔的結(jié)構(gòu)折射和反射，遠離震源記錄的波序列攜帶了有關(guān)波所經(jīng)過的所有結(jié)構(gòu)的信息。

地球上各種地震波的傳播方案。地震焦點 – 地震發(fā)生的地點。主要過程是在具有不同密度的介質(zhì)中傳播期間的折射（彎曲），以及在異質(zhì)層邊界處的反射。

在地幔的下部，地震學(xué)家發(fā)現(xiàn)了不尋常的構(gòu)造——所謂的大型低剪切速度區(qū)和超低速區(qū)。

異常的確切性質(zhì)尚不清楚，但其發(fā)生的原因可能是內(nèi)部和外部的關(guān)系。這些區(qū)域可能是地幔柱的底部或沉入地幔底部的巖石圈板塊的“墓地”，或者它們可能是地核與地幔甚至地幔碎片相互作用的產(chǎn)物原行星Theia的碰撞產(chǎn)生了月球。速度降低區(qū)域的高密度巖石反對前兩個版本，而支持后兩個版本。

在一項新的研究中，由李志（Lithuanian Li）領(lǐng)導(dǎo)的劍橋大學(xué)科學(xué)家“審查”了具有高達數(shù)十公里空間分辨率創(chuàng)紀(jì)錄的超低速區(qū)域。為此，他們記錄了地震的地震圖，其中的波“沿切線”穿過速度降低的區(qū)域并經(jīng)歷了最大的偏差，之后他們對初始波在大腸內(nèi)的傳播進行了計算機模擬。地球。描述該研究的原始文章屬于公共領(lǐng)域。

科學(xué)家們“調(diào)整”了地幔中異質(zhì)性的形狀和參數(shù)，使模擬的地震圖與實測的一致，從而重建了異質(zhì)性的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。

用于研究的地震波傳播示意圖。虛線圓圈 – 410和660公里深度的層邊界，顏色反映了橫波傳播速度的相對異常（紅色-減速，藍色-加速）

事實證明，幾百公里寬、幾十公里厚的扁平“煎餅”最適合模型。反映大尺度結(jié)構(gòu)的低頻波的速度在這些區(qū)域降低了 20%，而對小的不均勻性敏感的高頻波的速度降低了 40%。

在這種情況下，波通過折射向地球中心移動，并且高頻波比低頻波更強烈地移動。這對應(yīng)于分層結(jié)構(gòu)：顯然，在超低速區(qū)，地震波無論如何都會減慢，有一個幾公里厚的低層：那里的波速下降得更多。

超低速區(qū)和地震波在其中傳播的示意圖。左邊的太平洋 LLVP 是低剪切太平洋區(qū)，ULVZ 是超低剪切區(qū)，CMB 是核幔邊界。

該工作的作者并未就研究領(lǐng)域的性質(zhì)得出明確的結(jié)論，但傾向于支持內(nèi)部流程。他們強調(diào)，他們的巖石的高密度一定是由于鐵含量的增加（它取代了巖石中輕得多的鎂）。

忒伊亞的地幔是一個比地球更小、更分化的天體，它可能富含鐵，但很難用碎片解釋最低且非常薄的異質(zhì)層中波速的急劇下降。

相反，地核的“溶解”更合適：金屬鐵可以在其邊界被氧化，進入巖石的成分中，然后最底層的巖石將是最富集的。這也可以通過測量的夏威夷火山熔巖同位素異常來證實，該火山位于研究區(qū)上方 2900 公里處，但通過地幔柱與之相連。