大皖新聞訊 日前，中國科大地球和空間科學(xué)學(xué)院和中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院的科研團隊及國際同行開展合作，發(fā)展了SKKKP B焦點延伸震相探測核幔邊界超低速區(qū)的新方法，揭示了全球核幔邊界大尺度高速異常區(qū)域內(nèi)存在中小尺度超低速區(qū)，為超低速區(qū)的形成機制研究提供了關(guān)鍵信息。相關(guān)研究于北京時間2024年3月4日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然—地球科學(xué)》上。

作為地球內(nèi)部最重要的邊界之一，核幔邊界層連接著液態(tài)外核與固態(tài)地幔，是物性結(jié)構(gòu)與動力學(xué)過程最復(fù)雜的區(qū)域之一，對于地球磁場演化、地球自轉(zhuǎn)變化與地球參考框架等方面的研究具有重要意義。過去幾十年里，地震學(xué)觀測顯示核幔邊界上方存在多尺度的非均勻結(jié)構(gòu)，包括大型低速省（LLVP）、中小尺度的超低速區(qū)（ULVZ）、更小尺度的散射體等。

作為核幔邊界上方物理性質(zhì)最極端的異常結(jié)構(gòu)，超低速區(qū)的橫波速度下降可達50%，縱波速度下降可達25%，其厚度變化范圍從幾公里到幾十公里，橫向尺度變化范圍則在幾十公里到上千公里之間。超低速區(qū)的結(jié)構(gòu)及形成機制是地幔礦物成分與核幔物質(zhì)、能量及角動量交換等基礎(chǔ)問題研究的重要內(nèi)容。

超低速區(qū)的空間分布特征可以揭示其形成機制。已有地震學(xué)觀測結(jié)果顯示，大多數(shù)超低速區(qū)分布在大型低速省的內(nèi)部和邊緣，但核幔邊界高速異常區(qū)域是否廣泛存在超低速區(qū)仍有疑問。研究團隊聚焦于這一科學(xué)問題，發(fā)展了SKKKP B焦點延伸震相探測核幔邊界超低速區(qū)的新方法，有效地擴展了核幔邊界高速異常區(qū)域的采樣范圍。

研究團隊不僅在太平洋和非洲下方的大型低速省周圍發(fā)現(xiàn)了超低速區(qū)，還在之前未被充分研究的核幔邊界高速異常區(qū)域內(nèi)探測到了超低速區(qū)，包括中美洲、亞洲中西部、阿拉斯加和格陵蘭島等區(qū)域。該研究結(jié)合已有地球動力學(xué)模擬結(jié)果，揭示了核幔邊界高速異常區(qū)域內(nèi)的超低速區(qū)形成機制：當(dāng)俯沖板塊進入下地幔時，其頂部洋殼可以和下覆板片逐漸分離并下沉到核幔邊界，由于洋殼物質(zhì)的熔點較周圍地幔巖石更低，因此可能發(fā)生部分熔融形成超低速區(qū)。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。中國科大地球和空間科學(xué)學(xué)院博士研究生蘇玉龍為論文第一作者，導(dǎo)師倪四道院士為論文通訊作者，孫道遠教授為共同作者，其他合作者來自中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、美國伍茲霍爾海洋研究所和亞利桑那州立大學(xué)。

大皖新聞記者 陳牧

編輯 許正文