科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院姚華建教授課題組與法國(guó)格勒諾布爾-阿爾卑斯大學(xué)Piero Poli博士合作，結(jié)合獨(dú)特分辨率反射體波(P410P)和 P660P)通過(guò)礦物物理建模從環(huán)境噪聲干涉測(cè)量中檢索出來(lái)，以揭示過(guò)渡帶物理的新思路。他們的工作發(fā)表在《自然通訊》上。

大洋板塊俯沖是地球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)的一個(gè)重要過(guò)程。學(xué)習(xí)的回收大洋地殼在地幔深處能為了解地幔動(dòng)力學(xué)和深材料的循環(huán)至關(guān)重要的線索。然而，這幾乎不受可靠地震證據(jù)的限制。

地幔過(guò)渡帶(MTZ)受到410公里和660公里不連續(xù)點(diǎn)附近的全球地震不連續(xù)點(diǎn)的限制。該帶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)地幔對(duì)流過(guò)程具有重要影響。由于密度低于正常地幔的玄武質(zhì)洋殼在 660km 不連續(xù)面附近具有負(fù)浮力，因此可能被重力困在該區(qū)域。然而，負(fù)浮力的狹窄深度范圍以及俯沖大洋板塊較低的溫度和粘度給這種推測(cè)帶來(lái)了許多不確定性。俯沖的洋殼是否能與巖石圈地幔隔離并停留在該過(guò)渡帶仍存在爭(zhēng)議。

傳統(tǒng)的過(guò)渡帶結(jié)構(gòu)方法主要基于自然地震體波相位的走時(shí)和振幅信息，而這些信息往往受到自然地震時(shí)空分布的限制。

在這項(xiàng)研究中，研究人員利用華北地區(qū)200多個(gè)臺(tái)站的連續(xù)波形數(shù)據(jù)計(jì)算了背景噪聲互相關(guān)函數(shù)。結(jié)果在 410 公里和 660 公里之間獲得了清晰的反射地震相位。停滯的太平洋板塊前緣有顯著的P660P波形異常，這可以用簡(jiǎn)單的礦物模型很好地解釋?zhuān)悍蛛x的玄武質(zhì)洋殼聚集在俯沖板片前緣底部過(guò)渡帶。

研究表明，俯沖大洋板塊長(zhǎng)期被困在地幔過(guò)渡帶底部，可能由于溫度升高和粘度降低而發(fā)生地幔-地殼分離。分離的洋殼可能停留在地幔過(guò)渡帶的底部為負(fù)浮力，這可以很好地解釋觀測(cè)到的地震散射和周P660P相位。直接穿過(guò)過(guò)渡帶的大洋板塊由于速度快和溫度較低(粘度較高)而難以分離。

此外，這些俯沖板塊在核-幔邊界處被加熱，在那里更可能發(fā)生殼-幔分離。分離出來(lái)的洋殼成分會(huì)在地核-地幔邊界以上聚集或被地幔柱帶到淺部。

因此，大洋地殼成分的演化和旋回過(guò)程與大洋板塊的俯沖模式密切相關(guān)。660 公里界面的材料過(guò)濾效應(yīng)可能在我們星球的化學(xué)演化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。