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地核-地幔交界处发现高温高密度大型地质结构

2020年7月10日7:29 环球解密

    美国马里兰大学的地球物理学家通过先进的算法同时分析几百次地震的数据,看到以前从少量数据中看不到的规律——发现在地核-地幔交界处存在一种高密度、高温的大型地质结构。

    (Doyeon Kim/University of Maryland)

    地震波在地下可以传播几千英里的距离,碰到岩石密度、温度和成分结构的变化,会改变传播速度、方向。比如,从附近结构反弹的回声波较快抵达震波探测器,遇到体积大的结构回声波较强。

    通过各地震波探测器搜集的数据,分析回声波经过的时间、振幅,科学家可以绘制地下岩石的结构模型。这有点类似蝙蝠通过回声定位掌握周围地形的原理。

    这份6月12日发表在《科学》(Science)期刊上的研究称,从单次地震的数据,很难把回声波和背景噪音区分开,可是如果同时分析多次地震的数据,就能看出回声波的共性和规律。

    “通过同时分析大量的地核-地幔交界带震波回声,而不是像以前那样只分析局部数据,我们对此有了全新的视角。”研究负责人金(Doyeon Kim)说。

    这份研究借助了人工智能算法,分析了从1990年-2018年间发生在太平洋盆地数百次6.5级以上地震共多达7,000份数据。

    这个人工智能算法由合作研究者提供,曾用于从远处恒星和星系的射线找到其中的规律。这份研究将此算法用于震波数据,从中分辨确定出大量的回声波。研究者称,这是对地核-地幔交界地带第一份如此细致全面的研究。

    “我们确定了所有震波路径上约40%的回声波,这很意外,因为我们预计值比这少得多。这意味着,在地核-地幔交界带的一种非常规结构的范围比以前所知的要大得多。”研究合作者莱基奇(Vedran Lekic)说。

    他们提到的“非常规结构”是科学家近年在研究的超低速带(ULVZ)。这种地带位于火山喷发灰羽的底部,密度高、温度高,岩石从地核-地幔处升起,形成火山岛。

    科学家发现震波在这个地带传播的速度比周围其它物质中慢30%左右,但是还不明确这个地带的物质构成。

    这份研究发现,位于太平洋中南部的马克萨斯火山群岛(Marquesas Islands)下面,有一个大型的超低速带,这是以前不知道的;另外,位于夏威夷岛下面的超低速带的范围,比以前所知的更大。夏威夷岛下面的超低速带是目前所知最大的一个。

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