古代板塊構造在全球範圍內使地球深層地函變形

科學家繪製了地球內部地函變形的深層區域的地圖。這項工作分析了全球範圍內的地震波並確定了各向異性的模式。結果表明，這種變形大部分發生在古代板塊在數百萬年的時間內下沉的地方。

該研究檢查了大約 75% 的下地幔，該層位於地核邊界上方，深度約 2,900 公里。地震產生的剪切波會根據材料的方向和特性以不同的速度傳播。這種方向變化稱為地震各向異性，可作為地函變形的指標。

分析大量地震數據

該團隊從全球 24 個資料中心收集了超過 1,600 萬張地震圖。該物質包含多個階段的波，這些波沿著地函傳播，穿過地核，然後返回。這種方法使得繪製數百公里距離內的變形分佈圖成為可能。

該資料集是有史以來最大的地震資料集之一。加州大學柏克萊分校的研究人員在其他專家的合作下領導了這項工作。這項研究發表在與美國地震學會相關的《地震記錄》雜誌上。

• 數據涵蓋近 75% 的下地函
• 在大約三分之二的分析區域中檢測到各向異性
• 與古代俯衝板塊相關的區域有更明顯的模式
• 分析的波包括與核函邊界相互作用的相
• 地震圖總量超過1600萬筆記錄

與俯衝構造板塊的連接

地函深部的變形主要集中在古代板塊可能下沉的區域。地球動力學模型已經預測了這種關係，但新的繪圖提供了第一個基於地震觀測的全球視圖。

下降的板塊攜帶著靠近地表時形成的結構。隨著時間的推移，極端的熱量和壓力會改變礦物質並在材料中產生新的方向。這種相互作用也推動並重塑了板塊周圍的地函。

加州大學柏克萊分校的主要作者兼研究員喬納森·沃爾夫（Jonathan Wolf）對這項發現發表了評論。他指出，透過移動板塊的拉力可以很好地理解上地函的變形。然而，在下地函中，卻缺乏類似的大規模認知。研究正朝著這個方向發展。

各向異性背後的可能機制

一種假設認為板塊保留了其表面相的化石各向異性。另一個被認為更有可能的情況是，在下沉和與核函邊界接觸期間發生了強烈的變形。這個過程改變了礦物結構並產生了新的各向異性「結構」。

並非所有沒有明顯各向異性訊號的區域都不會變形。在某些情況下，訊號可能太弱，目前的方法無法偵測到。研究人員強調，該數據集仍然是未來研究的寶貴來源。

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這項工作並沒有確定下地函的確切流動方向，但它為尋求更高解析度的研究建立了一個框架。沃爾夫提到希望在不同的橫向尺度上更詳細地繪製全球流動圖。

對了解地球內部的影響

地函透過與構造板塊運動相關的對流緩慢循環。這些洋流不僅使地表板塊移動，也使地函物質本身拉伸和扭曲。該研究證實了長期以來的理論，並提供了全球範圍內的觀測證據。

更了解這些過程有助於了解地球的長期動態。深度變形影響地球內部數百萬年來的熱和化學行為。使用相同數據集的其他研究可能會揭示有關流動模式的更多資訊。

全文提供了方法細節和分析產生的地圖。它強調了全球地​​震資料庫對於地球物理學進步的重要性。

地震探勘技術細節

團隊分析了在地球內部傳播很遠距離的地震波。速度隨傳播方向的變化揭示了地函材料的優先排列。這種特性是由於地質時期所累積的變形而產生的。

核函邊界位於約 2,900 公里深度，是一個以極端溫度和壓力差異為特徵的過渡帶。到達這些深度的俯衝板塊與環境相互作用，並導致觀察到的各向異性。

• 研究的下地幔大約深度：2,900 公里
• 下地函覆蓋率：近 75%
• 分析的地震圖數量：超過 1600 萬張
• 涉及資料中心：全球 24 個
• 檢測到各向異性的比例：大約三分之二

局限性與未來展望

作者強調，某些區域沒有各向異性訊號並不代表沒有變形。更敏感的方法或新類型的數據可能會填補未來的空白。更大的目標包括更精確地繪製下地函流動方向。

此資料集代表了科學界的持久資源。研究人員將繼續探索它，以深入了解地函對流及其與板塊構造的關係。