地震波穿过地球内部时,传播速度常因方向而异——这种被称为"地震各向异性"的现象,在俯冲带下方尤为明显,特别是停滞于地幔过渡带和上地幔最底部的板片附近。但这类信号的物理成因长期悬而未决。
爱媛大学研究团队近期在《地球物理研究快报》发表实验结果,为这一谜题提供了新线索。研究人员选取两种特殊含水矿物——δ-AlOOH及其与H相形成的固溶体(δ-H)——在高压高温条件下模拟深部变形过程。这两种矿物能在寒冷、含水的俯冲板片中稳定存在,是追踪深部水循环的关键载体。
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实验发现,变形作用使这些矿物聚集体形成强烈的晶体择优取向(CPO)。由此产生的地震各向异性具有明确特征:在水平流动条件下,垂直偏振剪切波的传播速度显著快于水平偏振剪切波。这一模式与地震观测数据高度吻合。
研究团队指出,结合现有地震观测,含水矿物可能是深部地球扁平板片顶部附近观测到的地震各向异性的重要来源。该发现将深部水循环与地球内部结构探测直接关联,为理解俯冲带深部动力学提供了新的矿物物理学约束。
论文信息:Wentian Wu 等,《δ-AlOOH及其与H相固溶体的变形作为中地幔板内地震各向异性的潜在来源》,《地球物理研究快报》(2026),DOI: 10.1029/2026gl122235。
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