Professor Yao Huajians forskargrupp från School of Earth and Space Sciences vid University of Science and Technology of China (USTC), i samarbete med Dr. Piero Poli från Grenoble-Alpes universitet i Frankrike, kombinerade de unika upplösningsreflekterade kroppsvågorna (P410P och P660P) hämtade från interferometri med omgivande brus med mineralfysikmodellering, att kasta nytt ljus över övergångszonens fysik. Deras arbete publicerades i Naturkommunikation .

Subduktionen av oceaniska plattor är en viktig process för jordens inre materialcirkulation. Att studera återvinning av oceanisk skorpa i den djupa manteln kan ge avgörande ledtrådar för att förstå manteldynamik och cirkulation av djupa material. Dock, detta begränsas knappt av tillförlitliga seismiska bevis.

Mantelövergångszonen (MTZ) begränsas av globala seismiska diskontinuiteter nära 410 km och 660 km diskontinuiteter. Strukturen och egenskaperna hos denna zon har ett avgörande inflytande på processen för mantelkonvektion. Eftersom den basaltiska oceanskorpan med en lägre densitet än den normala manteln har negativ flytkraft nära 660 km diskontinuiteten, det kan vara gravitationsfångat i denna region. Dock, de smala djupområdena för den negativa flytkraften och den lägre temperaturen och viskositeten hos de subducerade oceaniska plattorna medför många osäkerheter till denna spekulation. Det är fortfarande kontroversiellt om den subducerade oceaniska skorpan kan separeras från den oceaniska litosfäriska manteln och stanna vid den övergångszonen.

De traditionella metoderna för strukturen av övergångszonen är huvudsakligen baserade på information om restid och amplitud för naturliga jordbävningskroppars vågfaser som ofta var begränsade av den tidsmässiga och rumsliga fördelningen av naturliga jordbävningar.

I den här studien, forskare använde kontinuerliga vågformsdata från mer än 200 stationer i norra Kina för att beräkna bakgrundsbrusets korskorrelationsfunktion. Resultatet erhåller tydliga reflekterade seismiska faser mellan 410 km och 660 km. Det finns betydande P660P-vågformsanomalier på framkanten av den stillastående Stillahavsplattan, vilket förklarades väl av en enkel mineralmodell att:den segregerade basaltiska oceaniska skorpan ackumuleras vid den nedre övergångszonen vid framkanten av subduktionsplattan.

Denna studie avslöjade att den subducerade oceaniska plattan länge har varit fångad på botten av mantelövergångszonen, som kan genomgå mantel-skorpa segregation på grund av ökningen av temperaturen och minskningen av viskositeten. Den segregerade oceaniska skorpan kan stanna på botten av mantelövergångszonen för den negativa flytkraften och detta kan mycket väl förklara den observerade seismiska spridningen och vecka P660P-fasen. De oceaniska plattorna som tränger in direkt genom övergångszonen är svåra att separera på grund av den snabba hastigheten och lägre temperaturen (högre viskositet).

Vidare, dessa subducerade plattor värms upp vid gränsen mellan kärnan och manteln, där skorpa-mantel segregation är mer sannolikt att inträffa. De separerade oceaniska skorpkomponenterna kommer att ackumuleras ovanför gränsen mellan kärnan och manteln eller föras till den grunda delen av mantelplymen.

Därför, utvecklingen och cykelprocessen för oceaniska skorpa -komponenter är nära besläktade med subduktionsmönstret för oceaniska plattor. Den materialfiltrerande effekten av gränssnittet på 660 km kan spela en avgörande roll i den kemiska utvecklingen av vår planet.