地球科学动态监测快报

2023年第05期

深源地震揭秘上地幔的性质

2023年2月22日,《自然》(Nature)发表题为《一次深地震的震后变形揭示柔软的上地幔基底》(Weak upper-mantle base revealed by postseismic deformation of a deep earthquake)的文章。该文指出,美国芝加哥大学的研究人员通过研究深源地震来揭示深部地幔的性质,结果发现在上地幔的最底部可能存在一层黏性更小的岩层。

地幔黏度结构在地球内部动力学和热历史研究中起着关键作用,然而根据目前使用的观测资料类型或所采用的假设,对地幔粘度结构的地球物理推断表现出很强的可变性。鉴于此,研究人员首先利用位于上地幔底部附近的深源地震(深约560km)的震后形变来研究地幔黏性结构,然后将独立分量分析应用于大地时间序列后成功检测和提取了2018年斐济发生8.2级地震后引起的变形。而且为了寻找能解释检测到的信号的黏度结构,研究人员也使用一系列粘度结构进行正演黏弹性松弛建模。结果发现在地幔过渡带的底部存在一个相对稀薄(厚约100km))、低黏度(1017~1018Pa·s)的岩石层。该相对薄的、黏性更小、流动性较强的岩石层的存在可以解释在许多俯冲带中板块呈扁平化和孤立状的存在原因。推测低黏度层的出现可能是由于后尖晶石转变、低CaSiO3钙钛矿、高含水量或脱水熔融引起的超塑性所致。

研究人员表示,随着时间的推移,这种黏粘性更小的岩层也暗示了地球如何在地壳、地核和地幔之间传输热量、循环和混合物质。

(王晓晨 编译)