Professor Yao Huajian's onderzoeksgroep van de School of Earth and Space Sciences van de University of Science and Technology of China (USTC), in samenwerking met Dr. Piero Poli van de Grenoble-Alpes Universiteit van Frankrijk, combineerde de unieke resolutie gereflecteerde lichaamsgolven (P410P en P660P) verkregen uit omgevingsgeluidsinterferometrie met minerale fysica-modellering, om nieuw licht te werpen op de fysica van de overgangszones. Hun werk werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

De subductie van oceanische platen is een belangrijk proces van de interne materiële circulatie van de aarde. Het bestuderen van de recycling van oceanische korst in de diepe mantel kan cruciale aanwijzingen opleveren voor het begrijpen van de manteldynamiek en de circulatie van diepe materialen. Echter, dit wordt nauwelijks beperkt door betrouwbaar seismisch bewijs.

De mantelovergangszone (MTZ) wordt begrensd door wereldwijde seismische discontinuïteiten in de buurt van 410 km en 660 km discontinuïteiten. De structuur en eigenschappen van deze zone hebben een cruciale invloed op het proces van mantelconvectie. Omdat de basaltachtige oceanische korst met een lagere dichtheid dan de normale mantel een negatief drijfvermogen heeft nabij de discontinuïteit van 660 km, het kan door de zwaartekracht in dit gebied worden opgesloten. Echter, de smalle dieptebereiken van het negatieve drijfvermogen en de lagere temperatuur en viscositeit van de verzonken oceanische platen brengen veel onzekerheden met zich mee in deze speculatie. Het is nog steeds controversieel of de verzonken oceanische korst kan worden gescheiden van de oceanische lithosferische mantel en in die overgangszone kan blijven.

De traditionele methoden voor de structuur van de overgangszone zijn voornamelijk gebaseerd op de reistijd en amplitude-informatie van natuurlijke aardbevingslichaamsgolffasen die vaak werden beperkt door de tijdelijke en ruimtelijke verdeling van natuurlijke aardbevingen.

In dit onderzoek, onderzoekers gebruikten de continue golfvormgegevens van meer dan 200 stations in Noord-China om de kruiscorrelatiefunctie voor achtergrondruis te berekenen. Het resultaat verkrijgt duidelijk gereflecteerde seismische fasen tussen 410 km en 660 km. Er zijn significante P660P-golfvormafwijkingen aan de voorkant van de stagnerende Pacifische plaat, wat goed werd verklaard door een eenvoudig mineraalmodel dat:de gescheiden basaltachtige oceanische korst zich ophoopt in de onderste overgangszone aan de voorkant van de subductieplaat.

Deze studie onthulde dat de gesubduceerde oceanische plaat lange tijd vastzat op de bodem van de mantelovergangszone, die mantel-korst segregatie kan ondergaan als gevolg van de stijging van de temperatuur en de daling van de viscositeit. De gescheiden oceanische korst kan op de bodem van de overgangszone van de mantel blijven vanwege het negatieve drijfvermogen en dit kan de waargenomen seismische verstrooiing en de P660P-fase van de week goed verklaren. De oceanische platen die direct door de overgangszone dringen, zijn moeilijk te scheiden vanwege de hoge snelheid en lagere temperatuur (hogere viscositeit).

Verder, deze verzonken platen worden verwarmd bij de kern-mantelgrens, waar korst-mantel segregatie waarschijnlijker is. De gescheiden componenten van de oceanische korst zullen zich ophopen boven de kern-mantelgrens of door de mantelpluim naar het ondiepe deel worden gedragen.

Daarom, de evolutie en het cyclusproces van oceanische korstcomponenten zijn nauw verwant aan het subductiepatroon van oceanische platen. Het materiaalfilterende effect van het 660 km-grensvlak kan een cruciale rol spelen in de chemische evolutie van onze planeet.