地幔过渡带内分离的洋壳的直接证据

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，结合独特分辨率反射体波(P410P)和 P660P)通过矿物物理建模从环境噪声干涉测量中检索出来，以揭示过渡带物理的新思路。他们的工作发表在《自然通讯》上。

大洋板块俯冲是地球内部物质循环的一个重要过程。学习的回收大洋地壳在地幔深处能为了解地幔动力学和深材料的循环至关重要的线索。然而，这几乎不受可靠地震证据的限制。

地幔过渡带(MTZ)受到410公里和660公里不连续点附近的全球地震不连续点的限制。该带的结构和性质对地幔对流过程具有重要影响。由于密度低于正常地幔的玄武质洋壳在 660km 不连续面附近具有负浮力，因此可能被重力困在该区域。然而，负浮力的狭窄深度范围以及俯冲大洋板块较低的温度和粘度给这种推测带来了许多不确定性。俯冲的洋壳是否能与岩石圈地幔隔离并停留在该过渡带仍存在争议。

传统的过渡带结构方法主要基于自然地震体波相位的走时和振幅信息，而这些信息往往受到自然地震时空分布的限制。

在这项研究中，研究人员利用华北地区200多个台站的连续波形数据计算了背景噪声互相关函数。结果在 410 公里和 660 公里之间获得了清晰的反射地震相位。停滞的太平洋板块前缘有显着的P660P波形异常，这可以用简单的矿物模型很好地解释：分离的玄武质洋壳聚集在俯冲板片前缘底部过渡带。

研究表明，俯冲大洋板块长期被困在地幔过渡带底部，可能由于温度升高和粘度降低而发生地幔-地壳分离。分离的洋壳可能停留在地幔过渡带的底部为负浮力，这可以很好地解释观测到的地震散射和周P660P相位。直接穿过过渡带的大洋板块由于速度快和温度较低(粘度较高)而难以分离。

此外，这些俯冲板块在核-幔边界处被加热，在那里更可能发生壳-幔分离。分离出来的洋壳成分会在地核-地幔边界以上聚集或被地幔柱带到浅部。

因此，大洋地壳成分的演化和旋回过程与大洋板块的俯冲模式密切相关。660 公里界面的材料过滤效应可能在我们星球的化学演化中发挥关键作用。

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