Nature Communications: 지진 감지로 판 섭입 경계면에서 거대한 구불구불한 층 발견

Zhao Liang et al.-NC: 지진 탐지를 통해 판 섭입 경계면에서 엄청난 양의 구불구불한 층이 발견되었습니다.

판 섭입은 판 구조론을 구동하는 엔진이며 다음을 위한 이상적인 선택입니다. 지구의 진화, 심지어 푸른 지구의 거주 가능성에 대한 심층적인 통제 요소. 판 섭입의 초기 개시와 지속적인 섭입의 동적 과정과 메커니즘은 섭입 경계면의 유변학적 특성에 의해 제어됩니다. 사문석의 점도는 일반 맨틀 암석보다 몇 배 더 낮습니다. 따라서 섭입 경계면에서 맨틀 암석의 구불구불한 변화는 암석권의 유변학적 특성을 크게 변화시키고 판의 지속적인 섭입의 "긍정적 피드백"을 촉진할 수 있습니다. 또한, 사문석은 물과 CO 2 와 같은 유체를 운반하는 주요 광물이기도 하며, 따라서 지구의 깊은 부분과 얕은 부분 사이의 질량 및 에너지 수송을 위한 중요한 매체입니다. 암석학적 증거는 구불구불한 띠가 고대/새로운 섭입 경계에서 광범위하게 노출되어 있음을 보여줍니다. 예를 들어 Alpine Viso 장치는 ~10km 두께의 구불구불한 띠를 노출합니다. 그러나 섭입 경계면의 두께가 수 킬로미터에 불과하기 때문에 전통적인 지진학적 방법으로는 깊은 섭입 경계의 구불구불한 층의 존재를 탐지하기가 어렵습니다.

중국 국가자연과학재단의 '대륙진화와 몬순계 진화' 기초과학센터 프로젝트와 '테티스 지구역학 시스템' 주요 연구 프로그램의 자금 지원을 받아 암석권 국가핵심연구소 조량(Zhao Liang) 연구원 진화 중국-이탈리아-프랑스 알파인 지진 관측 프로그램(CIFALPS) 팀은 고전적인 대륙 깊은 침강 지역인 서부 알프스에서 고해상도 지진 영상 연구를 수행했습니다(그림 1). 차세대 교차차원 역산 알고리즘을 적용하면 침강 인터페이스의 관찰 정밀도와 정확도가 크게 향상됩니다. 새로운 3차원 전단파 속도 이미지는 유럽 대륙-아드리안 판 침강 경계면의 50~70km 깊이 범위에 전단파 속도가 3.7km/s 이하인 15~25km 두께의 저속층이 있음을 발견했습니다(그림 2). ). 암석 물리학 실험 데이터를 종합적으로 분석한 결과, 깊이 50~70km의 P-T 조건에서 3.7km/s 이하의 안정적인 저속 특성에 대한 가장 합리적인 설명은 섭입된 해저의 얇은 층으로 인해 발생할 수 있는 사문석인 것으로 추론됩니다. 사문석과 액체가 석화된 맨틀의 축적으로 형성됨. 지진학적 영상을 통해 그 존재를 감지할 수 있는 것은 이러한 축적과 영상 정확도의 향상입니다. 서알프스 아래 저속 물체의 부피는 ~300,000km 3 에 이릅니다(그림 1c, 그림 1d). 한편, 구불구불한 층은 대륙판의 깊은 섭입과 발굴을 촉진하는 반면, 섭입대에서 깊은 물과 탄소 순환을 위한 거대한 용기를 제공합니다.

본 연구에서 얻은 섭입 슬래브 경계면의 미세한 이미지는 섭입 경계면의 구성 모델을 구축하는 데 도움이 되며, 대륙의 깊은 섭입과 심해수 및 탄소 순환 과정을 이해하기 위한 정량적 증거를 제공합니다. 그리고 동적 메커니즘.

그림 1 서부 알프스의 지질 구조 지도(a 및 b)와 40km(c) 및 60km(d) 깊이의 전단파 속도 분포 지도. 연한 녹색과 밝은 노란색은 거대한 저속 물체의 분포를 강조합니다.

그림 2 중국-이탈리아-프랑스 알프스 지진 관측선을 따른 전단파 속도 분포. (a) 속도 단면적; (b) 일반적인 제어점 아래의 속도 프로파일. 녹색 다섯개 별은 저속층의 위치를 ​​나타낸다.

연구 결과는 국제 최고 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다. (Zhao L, MalusàM G, Yuan H, Paul A, Guillot S, Lu Y, Stehly L, Solarino S, Eva E, Lu G, Bodin T, CIFALPS groupGroup, AlpArray Working Group. 대륙 침강을 선호하는 구불구불한 판 인터페이스에 대한 증거[ J]. Nature Communications, 2020, 11: 2171. DOI: 10.1038/s41467-020-15904-7) (원본 링크는 기사 끝 부분을 참조하세요). 이는 암석권 진화 국가 핵심 연구소가 주도하는 중국-이탈리아-프랑스 알파인 지진 관측 프로그램이 획득한 15번째 국제 저널 논문 결과입니다.