Global variations of Earth's 520- and 560-km discontinuities
Global variations of Earth's 520- and 560-km discontinuities
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地球 520 公里和 560 公里间断面的全球变化
DOI：
10.1016/j.epsl.2020.116600
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发表时间：
2020
影响因子：
5.3
通讯作者：
Shearer, Peter M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tian, Dongdong;Lv, Mingda;Wei, S. Shawn;Dorfman, Susannah M.;Shearer, Peter M.
我们通过分析全球地震台记录的SS前兆，研究了地幔过渡带(MTZ)的地震不连续性。我们的观察证实了全球存在520公里的不连续。尽管在520公里长的不连续面上的重大区域深度变化通常与MTZ中部的温度有关，但这些变化不能完全用瓦兹利石-环木岩相变的克拉普隆斜率来解释，这表明MTZ的热和成分不均匀。在∼560公里深的第二个不连续点，以前被解释为520公里不连续点的分裂，在冷俯冲带和热地幔地区最常见。520和560公里长的不连续面之间的深度间隔从寒冷地区的∼80公里到热区的∼40公里不等。钙钙钛矿(Ca-PV)从马来石榴石中的出溶被用来解释560公里不连续面上的速度和密度变化。然而，钙钛矿的逐渐析出和钙铝在钙钛矿和石榴石之间的分配似乎与地震观测中相对“尖锐”的不连续性不一致，因此需要在未来重新研究。然而，由于在MTZ这个深度主要矿物的唯一已知转变是形成Ca-PV，560公里不连续的存在可能意味着MTZ中部局部的高钙浓度，可能与洋壳的再循环有关。
We investigate seismic discontinuities in the mantle transition zone (MTZ) by analyzing SS precursors recorded at global seismic stations. Our observations confirm the global existence of the 520-km discontinuity. Although substantial regional depth variations in the 520-km discontinuity are generally correlated with temperature in the mid-MTZ, they cannot be fully explained by the Clapeyron slope of the wadsleyite-ringwoodite phase transition, suggesting both thermal and compositional heterogeneities in the MTZ. A second discontinuity at ∼560-km depth, previously interpreted as splitting of the 520-km discontinuity, is most commonly detected in cold subduction zones and hot mantle regions. The depth separation between the 520- and 560-km discontinuities varies from ∼80 km in cold regions to ∼40 km in hot areas. The exsolution of calcium-perovskite (Ca-pv) from majorite garnet has been proposed to explain the velocity and density changes across the 560-km discontinuity. However, the gradual exsolution of perovskite and partitioning of Ca and Al between perovskite and garnet appear inconsistent with the relatively “sharp” discontinuity in seismic observations and thus need to be revisited in the future. Nevertheless, because the only known transition in major minerals at this depth in the MTZ is the formation of Ca-pv, the existence of the 560-km discontinuity may imply localized high calcium concentrations in the mid-MTZ possibly related to the recycling of oceanic crust.
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