Den oceaniska litosfären går ner i jordens mantel som subducerande plattor. Gränser mellan den subducerande plattan och den omgivande manteln definieras som plattans gränssnitt, vars seismiska avbildning är nyckeln till att förstå plattans dynamik i manteln. Dock, data om förekomsten av plattgränssnitt under 200 km är fortfarande svårfångade.

Prof. Chen Qifus grupp från Institutet för geologi och geofysik, Chinese Academy of Sciences (IGGCAS) och deras medarbetare observerade två distinkta seismiska diskontinuiteter inom mantelövergångszonen (~410 km till 660 km) under västra Stilla havet.

De två diskontinuiteterna representerade de övre och nedre gränserna för den subducerade Stillahavshöghastighetsplattan, motsvarande plattan Moho och ytan av delvis smält sub-platta astenosfär, respektive.

Detta arbete publicerades i Naturgeovetenskap den 9 nov.

Subduktionsprocessen transporterar kemiskt differentierade och hydratiserade stenar in i jordens mantel, driver cyklerna av värme och materialförändringar mellan jordens yta och dess djupa inre.

På grunt djup ( <200 km), en mängd seismiska reflektionsstudier av subduktionszoner har identifierat de övre och/eller nedre gränssnitten för subduktionsplattor, som alla kännetecknas av skarpa seismiska hastighetsdiskontinuiteter.

Plattans gränssnitt kan seismologiskt detekteras på grunda djup. Dock, hur djupt de seismiska hastighetsdiskontinuiteterna vid skivgränssnitten kan sträcka sig är fortfarande oklart, främst på grund av bristen på högupplöst avbildning av skivgränssnitt på djup under 200 km.

För att förstå existensen och ursprunget av djupa skivgränssnitt, forskarna utnyttjade de täta seismiska arrayerna i nordöstra Kina för att studera de övre mantelstrukturerna i regionen.

De hittade skarpa dopp, dubbla seismiska hastighetsdiskontinuiteter inom mantelövergångszonen (~410 km till 660 km) under västra Stilla havet som sammanfaller rumsligt med de övre och nedre gränserna för höghastighetsplattan.

"Baserat på detaljerade seismologiska analyser, den övre diskontinuiteten tolkades som Moho-diskontinuiteten för den subducerade plattan, ", sade professor Chen. "Den lägre diskontinuiteten orsakas sannolikt av partiell smältning av astenosfären under platta under vattenhaltiga förhållanden i den havsvända delen av plattan."

De avbildade distinkta plattmantelgränserna på djup mellan 410 och 660 km, djupare än tidigare observerat, föreslå en sammansatt skiktad platta och högt vatteninnehåll under plattan.