莱斯大学 中国东北的地震成像揭示了一个构造板块(蓝色)的顶部(X1)和底部(X2)边界，该板块以前位于太平洋底部，正被拉入地球表面下约254-410英里(410-660公里)的地幔过渡带
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牛/莱斯大学 在一项赋予“岩石底部”一词新含义的研究中，地震研究人员发现了地球表层岩石板(或岩石圈)的底部，该岩石板因构造俯冲过程而被拉至中国东北400多英里之下
这项研究由中国和美国的一个团队发表
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《自然地球科学》的研究人员提供了新的证据，证明当富含水的海洋构造板块穿过大陆下的地幔时会发生什么
莱斯大学地震学家牛(音译)是该论文的合著者之一，他说，这项研究首次提供了岩石或岩石圈板块顶部和底部边界的高分辨率地震图像，该板块位于一个被称为地幔过渡带的关键区域内，该区域从地球表面以下约254英里(410公里)开始，延伸至约410英里(660公里)
“大量的研究表明，板块实际上在地幔过渡带变形很多，它变软了，所以很容易变形，”牛说
板块变形或保持其形状的程度对于解释它是否和地幔混合以及它有什么样的冷却效果是很重要的
地球的地幔像烤箱中的热量一样对流
来自地核的热量通过海洋中心的地幔上升，那里形成了构造板块
从那里，热量流过地幔，当它向大陆移动时冷却，在那里它向地核下降以收集更多的热量，上升并完成对流循环
牛是莱斯大学地球、环境和行星科学教授
学分:莱斯大学 先前的研究已经探测了地幔中俯冲板块的边界，但是很少有人观察到超过125英里(200公里)的深度，也没有一项研究具有当前研究的分辨率，该研究使用了从中国东北313个区域地震台站收集的超过67，000个测量值
这项工作是与中国地震局合作完成的，由中国科学院的合著者齐领导
这项研究探索了几十亿年来形成地球表面的过程的基本问题
地幔对流驱动着地球构造板块的运动，这些板块是地球表面的刚性联锁块，当它们漂浮在软流圈顶部时，它们会不断运动，软流圈是地球内部最顶层的地幔层和最具流动性的部分
在构造板块相遇的地方，它们相互推挤，相互摩擦，释放地震能量
在极端情况下，这可能导致破坏性的地震和海啸，但大多数地震运动太微弱，没有仪器人类感觉不到
利用地震仪，科学家可以测量地震扰动的大小和位置
因为地震波在某些种类的岩石中加速，而在其他种类的岩石中变慢，科学家可以用它们来创建地球内部的图像，就像医生可能用超声波来成像病人体内的东西一样
牛，莱斯大学地球、环境和行星科学教授，二十多年来一直站在地震成像的最前沿
当他完成博士学位时
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20多年前，研究人员在日本接受培训时，使用密集的地震台站网络收集了太平洋板块水下板块边界的首批详细图像，该板块与本周发表的研究中拍摄的图像相同
“日本位于太平洋板块约100公里深处，”牛说
“这块石板里有很多水，它会产生很多部分熔化
产生弧形火山，帮助创造了日本
但是，我们仍在争论这种水是否会完全释放到那个深度
越来越多的证据表明，一部分水停留在板块内部，向更深处流动
" 中国东北提供了一个最好的有利位置来调查这是否是真的
该地区距离日本海沟约1000公里，在那里太平洋板块开始向地球内部俯冲
2009年，在国家科学基金会和其他机构的资助下，牛和来自得克萨斯大学奥斯汀分校、中国地震局、东京大学地震研究所和日本东北大学地震和火山爆发预测研究中心的科学家开始在该地区安装宽带地震仪
“我们在那里建了140个站，当然站越多分辨率越好，”牛说
“中国科学院增设了更多的观测站，这样他们可以获得更精细、更详细的图像
" 在新的研究中，来自观测站的数据揭示了太平洋板块的上下边界，在地幔过渡带内以25度角向下倾斜
这一带的位置对地幔对流的研究很重要，因为过渡带位于软流圈之下，在这个深度，压力的增加导致特定的地幔矿物经历剧烈的相变
这些矿物的相位在地震剖面中表现得非常不同，就像液态水和固态冰表现得非常不同，尽管它们是由相同的分子组成的
因为地幔过渡带的相变发生在特定的压力和温度下，地球科学家可以像温度计一样使用它们来测量地幔的温度
牛说，板块的顶部和底部都是可见的，这一事实证明板块没有完全与周围的地幔混合
他说，板块下面地幔部分熔化的热信号也间接证明了板块将部分水输送到了过渡带
“问题在于解释这些热物质是如何落入地幔更深处的，”牛说
“这还是个问题
因为它们很热，所以它们是有浮力的
" 这种浮力应该像救生圈一样，在下沉的平板下面向上推动
牛说，这个问题的答案可能是变形的板坯上出现了孔洞，使得热熔液上升，而板坯下沉
“如果你有一个洞，熔体就会出来，”他说
“这就是为什么我们认为石板可以更深
" 洞也可以解释像中国和朝鲜边界的长白山火山的出现
“它离板块边界有1000公里，”牛说
“我们并不真正了解这种火山的机制
但是从板坯上的孔中上升的熔体可能是一种可能的解释
"
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