Зона низкой скорости
Зона низких скоростей (LVZ) расположена вблизи границы между литосферой и астеносферой в верхней мантии . Он характеризуется необычно низкой скоростью сейсмической поперечной волны по сравнению с окружающими интервалами глубин. Этот диапазон глубин также соответствует аномально высокой электропроводности. Он присутствует на глубине от 80 до 300 км. Кажется, что это присутствует повсеместно для зубцов S, но может отсутствовать в определенных областях для зубцов P. [2] Вторая зона низких скоростей (обычно называемая не LVZ, а ULVZ ) была обнаружена в тонком слое толщиной ≈50 км на границе ядра и мантии . [3] Эти LVZ могут иметь важные последствия для тектоники плит и происхождения земной коры. [2] [3] [4]
LVZ интерпретировалось как указание на наличие значительной степени частичного плавления или, альтернативно, как естественное следствие термического пограничного слоя и влияния давления и температуры на скорость упругих волн компонентов мантии в твердом состоянии. [2] В любом случае для достижения этих эффектов необходимо очень ограниченное количество расплава (около 1%). Вода в этом слое может понизить температуру плавления и может играть важную роль в его составе. [4] [5]
Идентификация
[ редактировать ]Существование зоны низкой скорости было впервые предложено на основе наблюдения более медленного, чем ожидалось, прихода сейсмических волн от землетрясений в 1959 году Бено Гутенбергом . [6] Он отметил, что между 1° и 15° от эпицентра продольные приходы демонстрировали экспоненциальное уменьшение амплитуды, после чего они внезапно резко возрастали. Наличие низкоскоростного слоя, дефокусировавшего сейсмическую энергию, а затем высокоскоростного градиента, концентрирующего ее, дало объяснение этим наблюдениям. [7]
Характеристики
[ редактировать ]
В LVZ наблюдается снижение скорости примерно на 3–6%, причем эффект более выражен при S-волнах по сравнению с P-волнами . [9] Как видно из рисунка, степень сокращения и глубина, на которой происходит сокращение, варьируются в зависимости от выбора тектонической провинции, то есть регионы различаются по своим сейсмическим характеристикам. После падения в основании зоны отмечается увеличение скорости, однако не удалось решить, является ли этот переход резким или постепенным. Эту нижнюю границу, расположенную под континентальной литосферой и океанической литосферой вдали от срединно-океанических хребтов , иногда называют разрывом Лемана , и она проходит на глубине около 220 ± 30 км. На этом интервале также наблюдается снижение Q, сейсмической добротности (представляющей относительно высокую степень сейсмического затухания) и относительно высокую электропроводность .
LVZ присутствует в основании литосферы, за исключением областей мощного континентального щита, где аномалии скорости не заметны.
Интерпретация
[ редактировать ]Интерпретация этих наблюдений осложняется эффектами сейсмической анизотропии, которая может существенно уменьшить реальный масштаб аномалии скорости. [7] Однако из-за снижения добротности и удельного электросопротивления в LVZ ее обычно интерпретируют как зону с небольшой степенью частичного плавления. Чтобы это произошло на глубинах, где наблюдается LVZ, должны присутствовать небольшие количества воды и/или углекислого газа, чтобы снизить температуру плавления силикатных минералов. Всего 0,05–0,1% воды будет достаточно, чтобы вызвать 1% плавления, необходимого для наблюдаемых изменений физических свойств. Отсутствие LVZ под континентальными щитами объясняется гораздо меньшим геотермическим градиентом, предотвращающим любую степень частичного таяния. [10]
См. также
[ редактировать ]- Геофизические аномалии
- Крупные провинции с низкой скоростью сдвига
- Зона сверхнизкой скорости
- Гипотеза катастрофического сдвига полюсов
- Dzhanibekov effect
- Супервращение внутреннего ядра
- Теорема о промежуточной оси
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Г. Р. Хелфрич и Б. Дж. Вуд (2002). «Мантия Земли» (PDF) . Природа . 412 (2 августа). Журналы Macmillan: 501–507. дои : 10.1038/35087500 . ПМИД 11484043 . S2CID 4304379 .
- ^ Перейти обратно: а б с Л. Стиксруд и К. Литгоу-Бертоллони (2005). «Минералогия и упругость верхней мантии океана: происхождение зоны низких скоростей» . Журнал геофизических исследований . 110 : B03204. Бибкод : 2005JGRB..11003204S . дои : 10.1029/2004JB002965 . hdl : 2027.42/94924 .
- ^ Перейти обратно: а б Э. Дж. Гарнеро, М. С. Торн, А. Макнамара и С. Рост (2007). «Глава 6: Мелкомасштабное расслоение зон сверхмалых скоростей на границе ядра и мантии и суперплюмы» . У Дэвида А Юэня; Сигенори Маруяма (ред.). Суперплюмы: за пределами тектоники плит . Спрингер. п. 139. ИСБН 978-1-4020-5749-6 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Филип Кири; Кейт А. Клепейс; Фредерик Дж. Вайн (2009). Глобальная тектоника (3-е изд.). Уайли-Блэквелл . п. 32. ISBN 978-1-4051-0777-8 .
- ^ Высказано предположение, что отсутствие тектоники плит на планете Венера обусловлено отсутствием воды в ее коре и верхней мантии. Охлаждение происходит в основном за счет мантийных плюмов . Видеть Джиллиан Р. Фулджер (2005). Плиты, плюмы и парадигмы; Том 388 Специальных статей . Геологическое общество Америки . п. 857. ИСБН 0-8137-2388-4 .
- ^ Гутенберг, Б. (1959). Физика недр Земли . Нью-Йорк: Академическая пресса . стр. 240 . ISBN 0-12-310650-8 .
- ^ Перейти обратно: а б Андерсон, Д.Л. (1989). «3. Кора и верхняя мантия». Теория Земли (PDF) . Бостон: Научные публикации Блэквелла . ISBN 0-521-84959-4 . Архивировано из оригинала (PDF) 23 июня 2010 г. Проверено 20 февраля 2010 г.
- ^ Рисунок выполнен по образцу Дон Л. Андерсон (2007). Новая теория Земли (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета . п. 102, рисунок 8.6. ISBN 978-0-521-84959-3 . ; Оригинальная фигурка, приписываемая Grand & Helmberger (1984).
- ^ Браун, GC; Массетт А.Е. (1981). Недоступная земля . Тейлор и Фрэнсис . п. 235. ИСБН 978-0-04-550028-4 . Проверено 20 февраля 2010 г.
- ^ Конди, КК (1997). Тектоника плит и эволюция земной коры . Баттерворт-Хайнеманн . п. 282. ИСБН 978-0-7506-3386-4 . Проверено 20 февраля 2010 г.