Forskare från Kina och Japan har upptäckt distinkta egenskaper hos jordens nedre mantelflödesfält. De undersökte seismisk anisotropi i den övre delen av den nedre manteln under Philippine Sea Plate (PSP) och fann att det gamla nedre mantelflödesfältet fortfarande är bevarat där.
Studien publiceras i Nature Geoscience .
Den nedre manteln är ett viktigt lager av jorden och kan spela en viktig roll i utvecklingen och materialcirkulationen i jordens inre. Det anses allmänt vara inte bara slutdestinationen för subducerade plattor, utan också födelseplatsen för mantelplymer, som är två huvudstilar i evolutionen och materialets cykling av jordens yta och inre. Vår kunskap om egenskaperna hos flödesfältet och geodynamiken hos den nedre manteln är dock fortfarande bristfällig.
I denna studie utförde forskarna P-vågs azimutal anisotropi-tomografi för att avbilda den 3D-anisotropa strukturen av skorpan och manteln ner till ett djup av 1 600 km under PSP. De tomografiska resultaten visar att N-S snabba hastighetsriktningar (FVD) finns på djup av 700–900 km under mitten av PSP. De observerade också två isolerade snabbhastighetsavvikelser med NW-SE FVDs på djup av 700–1 600 km under PSP.
De fann att N-S FVDs på djup av 700–900 km inte är relaterade till plattsubduktionen, eftersom de förekommer borta från de nuvarande subduktionszonerna. De är också oberoende av en mantelplym, eftersom det inte har funnits någon aktiv mantelplym under PSP sedan tidig kenozoikum.
Baserat på tidigare geodynamiska simuleringar och seismologiska resultat drog forskarna slutsatsen att N-S FVDs på djup av 700–900 km återspeglar det kvarvarande Stilla havets nedre mantelflödesfält vid cirka 50 Ma.
Dessutom överensstämmer de två isolerade anomalierna med snabb hastighet med seismiska spridare på djup av 1 000–1 800 km som upptäckts av tidigare seismologiska studier, och deras lägen överensstämmer i allmänhet med den för spridningscentrumet mellan Izanagi- och Stillahavsplattorna när detta spridningscentrum var på väg att subduceras under den eurasiska plattan. Således antas de isolerade anomalierna med snabb hastighet vara rester av den subducerade Izanagi-plattan.
"NW-SE FVD:erna i de två isolerade snabba anomalierna antas vidare reflektera Stillahavsområdets nedre mantelflödesfält vid cirka 40 Ma, eftersom de två isolerade snabba anomalierna är omgivna av amorft mantelflödesfält och inte påverkas av det nuvarande lägre mantelflödesfältet mantelflöde", säger Prof. Fan Jianke från Institutet för Oceanologi vid den kinesiska vetenskapsakademin (IOCAS), första och motsvarande författare till studien.
"Vår studie visar att seismisk anisotropi är mer utbredd i den nedre manteln än vad man tidigare trott", säger prof. Fan. "Dessa observationer ger också viktiga och oberoende seismiska bevis för förekomsten av tidigare deformationer i den nedre manteln, vilket kan hjälpa oss att bättre förstå de geodynamiska egenskaperna hos den nedre manteln."
Mer information: Rester av skiftande tidiga kenozoikum Stillahavs lägre mantelflöde avbildade under Filippinska havsplattan, Natur Geoscience (2024). doi.org/10.1038/s41561-024-01404-6
Journalinformation: Naturgeovetenskap
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
