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科學(xué)家首次成功獲得地幔底部的完整影像*

張樹良※編譯

(中國科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報中心，蘭州730000)

2015年12月17日，Scientific Reports發(fā)表澳大利亞國立大學(xué)研究小組題為《地球地幔底部顯著、 多尺度非均一性》(Strong，multi-scale heterogeneity in Earth’s lowermost mantle)的成果，宣布成功獲得地球地幔底部的完整圖像，將對地球構(gòu)造及其成因研究產(chǎn)生重大影響。

受條件所限，對地球中心的研究難度要遠(yuǎn)超過太陽中心，因而一直以來，地幔深部約300 km范圍，即核幔邊界區(qū)域的詳細(xì)構(gòu)造及其動力學(xué)特征一直鮮為人知，而這對于理解地幔熱-化學(xué)演化以及核幔邊界條件至關(guān)重要。

該研究利用最新的P波層析成像模型，通過對超過4000組世界各地的地震監(jiān)測結(jié)果的極為復(fù)雜的數(shù)據(jù)解析，獲得了迄今為止最為完整的地幔底部影像。 研究表明，接近地核的深部地幔的區(qū)域差異性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期水平。 結(jié)果顯示： 地核就像星球中的星球，地球核幔邊界比殼幔邊界更為清晰，同時，固態(tài)地幔和液態(tài)地核之間的差異要比地面和大氣之間的差異更為顯著。 深部地幔區(qū)域的溫度大致在3000～3500℃，氣壓約為125 GPa，是地表大氣壓的約1.25×106倍。 該區(qū)域溫度變化如此之大，使得物質(zhì)的其他特性，如密度和化學(xué)組成影響了波在地球內(nèi)的傳播速度。

圖像顯示，地震波在該范圍內(nèi)的變化超出預(yù)期，這很可能是由于地球核-幔邊界熱傳輸和熱輻射作用所致。 該突破性研究成果不僅為研究全球S波模型所得到的長波特征與短尺度地震波散射之間的關(guān)系創(chuàng)造了條件，而且將為有關(guān)深部地幔的動力學(xué)特征和地核的地磁發(fā)生機(jī)制研究產(chǎn)生重要的推動作用。

中圖分類號：P542+.5；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.02.007

通訊作者：※張樹良，e-mail: zhangsl@llas.ac.cn。

* 收稿日期：2016-01-12； 采用日期： 2016-02-03。