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地質研究：地核地幔邊界處的超低速度帶分布
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地質研究：地核地幔邊界處的超低速度帶分布
圖中展示的是地球深處的超低速度帶如何彎曲和衍射地震產生的聲波。超低速度帶是熾熱的，高密度的岩石區域。在對地震圖記錄的衍射波的最新分析中，馬裏蘭大學的地質學家們在馬克薩斯下發現了一個新的超低速度帶，並且發現夏威夷下的超低速度帶比之前所知的更大。圖片來源：DOYEON KIM/UNIVERSITY OF MARYLAND
馬裏蘭大學（University of Maryland）的地球物理學家分析了數千份地震波記錄，識別來自地球熔融內核和其上方固體地幔層之間邊界的回聲。地震波是穿過地球的聲波。回聲分析顯示，在地核-地幔邊界上，密度異常高的熾熱岩石區域比以前所知分布更廣、更不均質。
科學家仍不確定這些結構的組成，之前的研究也隻提供了有限的觀點。更好地了解它們的形狀和範圍有助於揭示地球內部深處發生的地質過程。這些星空体育官网入口网站可能為板塊構造的運作和地球的演化提供線索。
這項新的研究首次以如此詳細的分辨率，提供了大範圍的地核-地幔邊界視圖。這項研究發表在《科學》（Science）雜誌上。
研究人員集中研究了太平洋盆地下傳播的地震波回聲。他們的分析揭示了遍布火山的南太平洋馬克薩斯群島（Marquesas Islands）下的一個以前未知的結構，並發現夏威夷群島下的結構比以前所知的要大得多。
論文的第一作者Doyeon Kim是馬裏蘭大學地質學係的博士後研究員，他說：“通過同時分析數千個地核-地幔的邊界回聲，而不是像通常那樣一次隻關注幾個，我們得到了一個全新的視角。該結果表明，地核-地幔邊界區域有很多結構可以產生這些回聲，這是我們之前沒有意識到的，因為我們以前的視野很窄。”
地震在地表下產生的地震波可以傳播數千英裏。在岩石密度、溫度或成分發生變化的區域，地震波會改變速度、彎曲或散射，產生可被探測到的回波。來自附近結構的回聲返回較快，而來自較大結構的回聲則更強。當這些回聲到達不同地點的地震儀時，通過測量它們的傳播時間和振幅，科學家們可以建立地表下隱藏岩石的物理特性模型。這個過程類似於蝙蝠用回聲定位來描繪周圍環境。
圖片來源：DOYEON KIM/UNIVERSITY OF MARYLAND
在這項研究中，Kim和同事們研究了地震波中的橫波在地核-地幔邊界傳播時所產生的回聲。在單次地震的記錄中，即所謂的地震圖（seismogram）中，衍射橫波的回聲很難與隨機噪音區分開來。但同時觀察多次地震的多個地震圖可以揭示相似性和模式，從而識別隱藏在數據中的回聲。
使用一種名為Sequencer的機器學習算法，研究人員分析了1990年至2018年太平洋盆地發生的數百次6.5級及以上地震的7000份地震圖。Sequencer由來自約翰•霍普金斯大學（Johns Hopkins University）和特拉維夫大學（Tel Aviv University）的本研究的共同作者開發，它原本用於探索來自遙遠恒星和星係的輻射模式。當這個算法被應用於地震圖時，它發現了大量的橫波回波。
“地球科學中的機器學習正在迅速發展，像Sequencer這樣的方法使我們能夠係統地探測地震回聲，並對地幔底部的結構有新的了解，這些結構在很大程度上仍然是一個謎，”Kim說。
這項研究揭示了地核-地幔邊界結構的一些驚人之處。
圖片來源：Pixabay
該論文的共同作者Vedran Lekić是馬裏蘭大學的地質學副教授，他說：“我們發現大約40%的地震波路徑都有回聲。這令人驚訝，因為我們原以為這些回聲會更罕見。而這個發現意味著在地核-地幔邊界的異常結構比之前人們所認為的要分布廣泛得多。”
科學家們發現，在夏威夷下方的地核-地幔邊界上有一塊很大的高溫、高密度物質，它能產生獨特的響亮回聲，這表明它比以前人們所估計的更大。它被稱為超低速度帶（ultralow-velocity zones，ULVZs），被發現於火山羽流（volcanic plume）的根部，在那裏熱岩石從地核-地幔邊界區域升起，形成火山島。夏威夷下方的超低速度帶是目前已知最大的。
這項研究還在馬克薩斯群島下發現了一個以前不為人知的超低速度帶。
Lekić說：“我們驚訝地發現馬克薩斯群島下竟有如此大的結構，而我們之前甚至不知道它的存在。這真的令人興奮，因為它表明Sequencer算法可以幫助我們以一種以前無法做到的方式，將全球範圍內的地震記錄數據納入研究中。”
翻譯：頁一
審校：戚譯引
引進來源：馬裏蘭大學
引進鏈接：https://eurekalert.org/emb_releases/2020-06/uom-sdu060520.php
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圖中展示的是地球深處的超低速度帶如何彎曲和衍射地震產生的聲波。超低速度帶是熾熱的，高密度的岩石區域。在對地震圖記錄的衍射波的最新分析中，馬裏蘭大學的地質學家們在馬克薩斯下發現了一個新的超低速度帶，並且發現夏威夷下的超低速度帶比之前所知的更大。圖片來源：DOYEON KIM/UNIVERSITY OF MARYLAND
馬裏蘭大學（University of Maryland）的地球物理學家分析了數千份地震波記錄，識別來自地球熔融內核和其上方固體地幔層之間邊界的回聲。地震波是穿過地球的聲波。回聲分析顯示，在地核-地幔邊界上，密度異常高的熾熱岩石區域比以前所知分布更廣、更不均質。
科學家仍不確定這些結構的組成，之前的研究也隻提供了有限的觀點。更好地了解它們的形狀和範圍有助於揭示地球內部深處發生的地質過程。這些星空体育官网入口网站可能為板塊構造的運作和地球的演化提供線索。
這項新的研究首次以如此詳細的分辨率，提供了大範圍的地核-地幔邊界視圖。這項研究發表在《科學》（Science）雜誌上。
研究人員集中研究了太平洋盆地下傳播的地震波回聲。他們的分析揭示了遍布火山的南太平洋馬克薩斯群島（Marquesas Islands）下的一個以前未知的結構，並發現夏威夷群島下的結構比以前所知的要大得多。
論文的第一作者Doyeon Kim是馬裏蘭大學地質學係的博士後研究員，他說：“通過同時分析數千個地核-地幔的邊界回聲，而不是像通常那樣一次隻關注幾個，我們得到了一個全新的視角。該結果表明，地核-地幔邊界區域有很多結構可以產生這些回聲，這是我們之前沒有意識到的，因為我們以前的視野很窄。”
地震在地表下產生的地震波可以傳播數千英裏。在岩石密度、溫度或成分發生變化的區域，地震波會改變速度、彎曲或散射，產生可被探測到的回波。來自附近結構的回聲返回較快，而來自較大結構的回聲則更強。當這些回聲到達不同地點的地震儀時，通過測量它們的傳播時間和振幅，科學家們可以建立地表下隱藏岩石的物理特性模型。這個過程類似於蝙蝠用回聲定位來描繪周圍環境。
圖片來源：DOYEON KIM/UNIVERSITY OF MARYLAND
在這項研究中，Kim和同事們研究了地震波中的橫波在地核-地幔邊界傳播時所產生的回聲。在單次地震的記錄中，即所謂的地震圖（seismogram）中，衍射橫波的回聲很難與隨機噪音區分開來。但同時觀察多次地震的多個地震圖可以揭示相似性和模式，從而識別隱藏在數據中的回聲。
使用一種名為Sequencer的機器學習算法，研究人員分析了1990年至2018年太平洋盆地發生的數百次6.5級及以上地震的7000份地震圖。Sequencer由來自約翰•霍普金斯大學（Johns Hopkins University）和特拉維夫大學（Tel Aviv University）的本研究的共同作者開發，它原本用於探索來自遙遠恒星和星係的輻射模式。當這個算法被應用於地震圖時，它發現了大量的橫波回波。
“地球科學中的機器學習正在迅速發展，像Sequencer這樣的方法使我們能夠係統地探測地震回聲，並對地幔底部的結構有新的了解，這些結構在很大程度上仍然是一個謎，”Kim說。
這項研究揭示了地核-地幔邊界結構的一些驚人之處。
圖片來源：Pixabay
該論文的共同作者Vedran Lekić是馬裏蘭大學的地質學副教授，他說：“我們發現大約40%的地震波路徑都有回聲。這令人驚訝，因為我們原以為這些回聲會更罕見。而這個發現意味著在地核-地幔邊界的異常結構比之前人們所認為的要分布廣泛得多。”
科學家們發現，在夏威夷下方的地核-地幔邊界上有一塊很大的高溫、高密度物質，它能產生獨特的響亮回聲，這表明它比以前人們所估計的更大。它被稱為超低速度帶（ultralow-velocity zones，ULVZs），被發現於火山羽流（volcanic plume）的根部，在那裏熱岩石從地核-地幔邊界區域升起，形成火山島。夏威夷下方的超低速度帶是目前已知最大的。
這項研究還在馬克薩斯群島下發現了一個以前不為人知的超低速度帶。
Lekić說：“我們驚訝地發現馬克薩斯群島下竟有如此大的結構，而我們之前甚至不知道它的存在。這真的令人興奮，因為它表明Sequencer算法可以幫助我們以一種以前無法做到的方式，將全球範圍內的地震記錄數據納入研究中。”
翻譯：頁一
審校：戚譯引
引進來源：馬裏蘭大學
引進鏈接：https://eurekalert.org/emb_releases/2020-06/uom-sdu060520.php
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