Зона низкой скорости (LVZ) находится близко к границе между литосферой и астеносферой в верхней мантии . Она характеризуется необычно низкой скоростью сейсмической сдвиговой волны по сравнению с окружающими интервалами глубин. Этот диапазон глубин также соответствует аномально высокой электропроводности. Она присутствует между глубиной около 80 и 300 км. Это, по-видимому, универсально присутствует для S-волн, но может отсутствовать в определенных регионах для P-волн. [2] Вторая зона низкой скорости (обычно не называемая LVZ, а ULVZ ) была обнаружена в тонком слое толщиной ≈50 км на границе ядро-мантия . [3] Эти LVZ могут иметь важные последствия для тектоники плит и происхождения земной коры. [2] [3] [4]
LVZ интерпретируется как указание на наличие значительной степени частичного плавления , или как естественное следствие термического пограничного слоя и влияния давления и температуры на скорость упругих волн компонентов мантии в твердом состоянии. [2] В любом случае, для создания этих эффектов необходимо очень ограниченное количество расплава (около 1%). Вода в этом слое может понизить температуру плавления и может играть важную роль в его составе. [4] [5]
Существование зоны низкой скорости было впервые предложено Бено Гутенбергом в 1959 году на основе наблюдения за более медленными, чем ожидалось, приходами сейсмических волн от землетрясений . [6] Он отметил, что между 1° и 15° от эпицентра продольные приходы показали экспоненциальное уменьшение амплитуды, после чего они показали внезапное большое увеличение. Наличие слоя низкой скорости, который расфокусировал сейсмическую энергию, за которым последовал градиент высокой скорости, который концентрировал ее, дало объяснение этим наблюдениям. [7]
LVZ показывает снижение скорости примерно на 3–6%, причем эффект более выражен для S-волн по сравнению с P-волнами . [9] Как видно из рисунка, снижение и глубина, на которой происходит снижение, варьируются в зависимости от выбора тектонической провинции, то есть регионы различаются по своим сейсмическим характеристикам. После падения основание зоны отмечено увеличением скорости, но не удалось решить, является ли этот переход резким или постепенным. Эта нижняя граница, обнаруженная под континентальной литосферой и океанической литосферой вдали от срединно-океанических хребтов , иногда называется разрывом Лемана и находится на глубине около 220±30 км. Интервал также показывает снижение Q, сейсмического фактора качества (представляющего относительно высокую степень сейсмического затухания), и относительно высокую электропроводность .
Зона LVZ присутствует в основании литосферы, за исключением областей толстого континентального щита, где аномалия скорости не наблюдается.
Интерпретация этих наблюдений осложняется эффектами сейсмической анизотропии, которые могут значительно уменьшить фактический масштаб аномалии скорости. [7] Однако из-за снижения Q и электрического сопротивления в LVZ, она обычно интерпретируется как зона, в которой наблюдается небольшая степень частичного плавления. Для того чтобы это произошло на глубинах, где наблюдается LVZ, должно присутствовать небольшое количество воды и/или углекислого газа, чтобы понизить температуру плавления силикатных минералов. Всего 0,05–0,1 % воды было бы достаточно, чтобы вызвать 1 % плавления, необходимое для получения наблюдаемых изменений физических свойств. Отсутствие LVZ под континентальными щитами объясняется гораздо более низким геотермическим градиентом, предотвращающим любую степень частичного плавления. [10]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )