Зона низких скоростей (LVZ) расположена вблизи границы между литосферой и астеносферой в верхней мантии . Он характеризуется необычно низкой скоростью сейсмических поперечных волн по сравнению с окружающими интервалами глубин. Этот диапазон глубин также соответствует аномально высокой электропроводности. Он присутствует на глубине от 80 до 300 км. Это, по-видимому, повсеместно присутствует для S-волн, но может отсутствовать в определенных областях для P-волн. [2] Вторая низкоскоростная зона (обычно не называемая LVZ, а ULVZ ) была обнаружена в тонком слое ≈50 км на границе ядро-мантия . [3]Эти LVZ могут иметь важное значение для тектоники плит и происхождения земной коры. [2] [3] [4]
LVZ интерпретируется как указание на наличие значительной степени частичного плавления и, альтернативно, как естественное следствие теплового 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 снизить температуру плавления и может играть важную роль в его составе. [4] [5]
Идентификация [ править ]
Существование низкоскоростной зоны было впервые предложено Бено Гутенбергом в результате наблюдения более медленных, чем ожидалось, сейсмических волн от землетрясений в 1959 году . [6] Он отметил, что между 1 ° и 15 ° от эпицентра продольные прибытия показали экспоненциальное уменьшение амплитуды, после чего они показали внезапное большое увеличение. Присутствие низкоскоростного слоя, расфокусировавшего сейсмическую энергию, за которым следовал высокоскоростной градиент, который ее концентрировал, дало объяснение этим наблюдениям. [7]
Характеристики [ править ]
LVZ показывает снижение скорости примерно на 3–6%, причем эффект более выражен для S-волн по сравнению с P-волнами . [9] Как видно из рисунка, уменьшение и глубина, на которой происходит уменьшение, зависят от выбора тектонической провинции, то есть регионы различаются по своим сейсмическим характеристикам. После падения основание зоны отмечено увеличением скорости, но не было возможности решить, резкий или постепенный этот переход. Эту нижнюю границу, находящуюся под континентальной литосферой и океанической литосферой вдали от срединно-океанических хребтов , иногда называют разрывом Лемана.и встречается на глубине около 220 ± 30 км. Интервал также показывает уменьшение Q, сейсмического коэффициента качества (представляющего относительно высокую степень сейсмического затухания) и относительно высокую электропроводность .
LVZ присутствует в основании литосферы, за исключением областей толстого континентального щита, где аномалии скорости не наблюдаются.
Интерпретация [ править ]
Интерпретация этих наблюдений осложняется эффектами сейсмической анизотропии, которая может значительно уменьшить фактический масштаб аномалии скорости. [7] Однако из-за снижения Q и удельного электрического сопротивления в LVZ, это обычно интерпретируется как зона, в которой есть небольшая степень частичного плавления. Чтобы это произошло на глубинах, где наблюдается LVZ, необходимо присутствие небольшого количества воды и / или углекислого газа для снижения температуры плавления силикатных минералов. Только 0,05–0,1% воды будет достаточно, чтобы вызвать 1% плавления, необходимого для наблюдаемых изменений физических свойств. Отсутствие LVZ под континентальными щитами объясняется гораздо более низким геотермическим градиентом, предотвращающим любую степень частичного таяния.[10]
См. Также [ править ]
- Геофизические аномалии
Ссылки [ править ]
- ^ GR Helffrich & BJ Wood (2002). «Мантия Земли» (PDF) . Природа . Журналы Macmillan. 412 (2 августа): 501; Рисунок 1. doi : 10.1038 / 35087500 . PMID 11484043 .
- ^ a b c L Stixrude и C Литгоу-Бертоллони (2005). «Минералогия и упругость верхней океанической мантии: происхождение зоны низких скоростей» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 110 : B03204. Bibcode : 2005JGRB..11003204S . DOI : 10.1029 / 2004JB002965 . Архивировано из оригинального (PDF) 30 августа 2011 года.
- ^ a b EJ Garnero, MS Thorne, A McNamara & S Rost (2007). «Глава 6: Мелкомасштабное расслоение зон со сверхнизкими скоростями на границе ядро-мантия и суперплюмы». У Дэвида А Юэна; Сигенори Маруяма (ред.). Суперплюмы: за пределами тектоники плит . Springer. п. 139. ISBN 1-4020-5749-0.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б Филип Киари; Кейт А. Клепейс; Фредерик Дж. Вайн (2009). Глобальная тектоника (3-е изд.). Вили-Блэквелл . п. 32. ISBN 1-4051-0777-4.
- ^ Предполагается, что отсутствие тектоники плит на планете Венера связано с отсутствием воды в ее коре и верхней мантии. Охлаждение происходит в основном за счет мантийных плюмов . См. Джиллиан Р. Фулджер (2005). Плиты, шлейфы и парадигмы; Том 388 специальных статей.. Геологическое общество Америки . п. 857. ISBN. 0-8137-2388-4.
- ^ Гутенберг, Б. (1959). Физика недр Земли . Нью-Йорк: Academic Press . С. 240 . ISBN 0-12-310650-8.
- ^ а б Андерсон, DL (1989). «3. Кора и верхняя мантия». Теория Земли (PDF) . Бостон: Научные публикации Блэквелла . ISBN 0-521-84959-4. Архивировано из оригинального (PDF) 23 июня 2010 года . Проверено 20 февраля 2010 .
- ↑ Рисунок по образцу Дона Андерсона (2007). Новая теория земли (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета . п. 102, рисунок 8.6. ISBN 0-521-84959-4.; Оригинальная фигура приписывается Гранду и Хельмбергеру (1984).
- ^ Браун, GC; Mussett AE (1981). Недоступная земля . Тейлор и Фрэнсис . п. 235. ISBN 978-0-04-550028-4. Проверено 20 февраля 2010 .
- ^ Конди, KC (1997). Тектоника плит и эволюция земной коры . Баттерворт-Хайнеманн . п. 282. ISBN. 978-0-7506-3386-4. Проверено 20 февраля 2010 .
