Для реконструкции использовано 3500 станций, зарегистрировавших 7.3 млн. Р – фаз и 0.3 млн. рР фаз от 80 тыс. землетрясений (а). Для подавления шума и уменьшения неравномерности в пространственном покрытии данных, данные были сгруппированы по источникам и станциям в "суммарные" лучи. Эта операция уменьшила общее число данных с 7.3 млн. до 0.5 млн. В качестве референтной модели использована
модель АК135. Результаты реконструкции представлены на сферических срезах, на глубинах 600км (b), 900 км (c), 1300 км (d), 2000 км (e) и 2750 км (f), а также вдоль мантийного разрез по большому кругу (a). Данные не сглажены. Размер блоков изменяется от 10х10 до 20х20.
Амплитуда аномалий плохо ограничена (большой разброс в значениях).
Вычисленные значения могут недооценивать реальные значения по следующим причинам:
- влияние эффекта регуляризации (damping) обращения;
- влияние ошибок в определении местоположения землетрясений. Ошибка в определении гипоцентра может, в принципе, поглотить основной сигнал. На практике, влияние этой неопределенности ограничивается эффективным контролем фокальной глубины с помощью глубинной фазы.
- недоучет кривизны лучей.
Применяемая регуляризация – это комбинация нормирования и градиентного сглаживания. В отсутствии сильных ограничений на данные, которые были получены ранее, группирование отклонений времени относительно референтной модели (которая является относительным нулем) и последующая минимизация различий в амплитудах между соседними блоками позволяет сгладить модель.
Предварительная обработка исходных данных снижает разброс на 15%. Формирование суммарных лучей, снижает разброс данных на ~50%.
Результаты реконструкции Верхней мантии Земли не представлены. Но утверждается, что результаты неплохо согласуются с данными, полученными по поверхностным волнам. А именно:
- области с пониженными значениями скорости приурочены к краевым бассейнам и тектонически-активным континентальным регионам. Повышенные скорости характерны для стабильных континентальных кратонов.
- Выявляется большое количество высокоскоростных аномалий в переходной зоне Верхней мантии в пределах Тихоокеанского кольца, которые согласуются выводами, полученными при изучении собственных колебаний Земли.
В верхней половине нижней мантии выделена высокоскоростная структура длиной более 10 тыс. километров, шириной 500 – 1000 км, которая протягивается с перерывами под Американским континентом и южной границей Евразии (с, d). Эти структуры коррелируют с аномалиями в моделях, построенных на основе спектральных технологий.
В средней части мантии выделены, но значительно менее надежно из-за недостаточного количества данных, изолированные, изометричные аномалии пониженной скорости. Эти аномалии просматриваются под юго-западной частью Тихого океана (Society island) и под южной и центральной Африкой.
С глубины порядка 1700 км от поверхности Земли характер неоднородностей меняется. Линейные структуры превращаются в разрозненные, меньшего размера структуры (е). В нижней части Нижней мантии (от примерно 2300 км и до границы с ядром) вновь преобладают длинноволновые структуры (f), но очертания неоднородных областей коренным образом отличается от крупных линейных аномалий в верхних этажах Нижней мантии (d, f).
На схеме представлены центрированные относительно Африканского континента схемы скоростных неоднородностей в Mollweide проекции на уровне 1350 км от поверхности Земли. Сопоставляются HWE97 модель (а) с Grand моделью (b) рассчитанной по данным о поперечных (прямых и многократно отраженных) волнах. Обе модели выявляют высокоскоростные аномалии в средней части мантии, схожие и по своей конфигурации, и по амплитуде.
Опираясь на согласие двух моделей, авторы приходят к заключению о том, что выделенные линейные аномалии отражают реально существующие в мантии высокоскоростные неоднородные области.
Особый акцент при геологической интерпретации полученных результатов авторы делают на зонах субдукции.
Вертикальный разрез по линии, располагающейся в крест конвергентной границе Центральной Америки от поверхности Земли до границы с ядром. Высокоскоростная аномалия, залегающая наклонно и простирающаяся от Центрально Американского глубоководного желоба до границы с ядром, интерпретируется как литосферная плинта, погрузившаяся в нижнюю мантию в зоне субдукции. Эта аномалия была одной из первых аномалий, интерпретируемых как литосферная плита, погрузившаяся в нижнюю мантию. [Jordan, T.H., Lynn, W.S. 1974.]
Обзор этой и других субдукционных структур приведен в работе [Lay, T. 1994. ]
В работе представляются мантийные разрезы вдоль большого круга до глубины 1300 км (a) и 2750 км (b).
В центре кругового вертикального сечения размещается латеральный срез в мантии на соответствующем уровне. На рисунках видны две погружающиеся в мантию зоны повышенных скоростей, соответствующие Эгейской плите (а) и Японской плите (b). Если Эгейская плита погружена в мантию до глубины не более 1500 км, то высокоскоростная область, соответствующая Японской плите прослеживается до границы с ядром Земли.
Все три плиты – Центрально – Американская, Эгейская, Японская, погружаясь в мантию, пересекают переходную 660 – километровую границу, отделяющую Верхнюю мантию от Нижней мантии. По мнению авторов, эти результаты входят в противоречие с представлениями о глобальной стратификации мантии Земли.
Литература.
Jordan, T.H., Lynn, W.S. 1974. A velocity anomaly in the lower mantle. J. Geophys. Res. 79, 2679-2685 (1974)
Lay, T. 1994. The fate of descending slabs. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 22,33-61 (1994).