Прямые свидетельства захвата обособленной океанической коры в переходной зоне мантии

Исследовательская группа профессора Яо Хуацзяня из Школы наук о Земле и космосе Университета науки и технологий Китая (USTC) в сотрудничестве с доктором Пьеро Поли из Университета Гренобль-Альпы (Франция) применила комбинацию уникальных по разрешению отражённых объёмных волн (P410P и P660P), полученных методом интерферометрии фонового шума, с минералогическим моделированием. Их работа, проливающая новый свет на физику переходной зоны, опубликована в журнале Nature Communications.

Субдукция океанических плит — ключевой процесс циркуляции вещества в недрах Земли. Изучение рециклинга океанической коры в глубокой мантии важно для понимания мантийной динамики. Однако этому не хватало надёжных сейсмических доказательств. Традиционные методы исследования структуры переходной зоны мантии (MTZ), ограниченной сейсмическими границами около 410 км и 660 км, часто зависели от пространственно-временного распределения землетрясений. В данном исследовании учёные использовали непрерывные данные с более чем 200 станций в Северном Китае для расчёта функций кросс-корреляции фонового шума, что позволило получить чёткие отражённые сейсмические фазы.

Были обнаружены значительные аномалии волны P660P на переднем крае застойной Тихоокеанской плиты. Эти аномалии хорошо объясняются минералогической моделью, согласно которой обособленная базальтовая океаническая кора накапливается в нижней части переходной зоны на фронтальном крае субдуцирующей плиты. Исследование показало, что субдуцированная плита, длительно находящаяся в нижней части переходной зоны, может подвергаться разделению кора-мантия из-за роста температуры и снижения вязкости. Обособленная кора может задерживаться там из-за отрицательной плавучести.

Таким образом, эволюция и цикл океанической коры тесно связаны с режимом субдукции. «Материальный фильтр» границы 660 км может играть ключевую роль в химической эволюции нашей планеты.