Il gruppo di ricerca del professor Yao Huajian della School of Earth and Space Sciences dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC), in collaborazione con il Dr. Piero Poli dell'Università di Grenoble-Alpes in Francia, ha combinato le onde del corpo riflesse a risoluzione unica (P410P e P660P) recuperate dall'interferometria del rumore ambientale con la modellazione della fisica minerale, per gettare nuova luce sulla fisica delle zone di transizione. Il loro lavoro è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

La subduzione delle lastre oceaniche è un processo importante della circolazione materiale interna della Terra. Lo studio del riciclo della crosta oceanica nel mantello profondo può fornire indizi cruciali per comprendere le dinamiche del mantello e la circolazione dei materiali profondi. Però, questo è a malapena vincolato da prove sismiche affidabili.

La zona di transizione del mantello (MTZ) è delimitata da discontinuità sismiche globali vicine a discontinuità di 410 km e 660 km. La struttura e le proprietà di questa zona hanno un'influenza cruciale sul processo di convezione del mantello. Poiché la crosta oceanica basaltica con una densità inferiore al mantello normale ha un assetto negativo vicino alla discontinuità di 660 km, potrebbe essere intrappolato gravitazionalmente in questa regione. Però, gli stretti intervalli di profondità dell'assetto negativo e la minore temperatura e viscosità delle lastre oceaniche subdotte portano molte incertezze a questa speculazione. È ancora controverso se la crosta oceanica subdotta possa essere segregata dal mantello litosferico oceanico e rimanere in quella zona di transizione.

I metodi tradizionali sulla struttura della zona di transizione si basano principalmente sul tempo di viaggio e sulle informazioni sull'ampiezza delle fasi naturali dell'onda del corpo sismico, spesso limitate dalla distribuzione temporale e spaziale dei terremoti naturali.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati della forma d'onda continua di oltre 200 stazioni nel nord della Cina per calcolare la funzione di correlazione incrociata del rumore di fondo. Il risultato ottiene chiare fasi sismiche riflesse tra 410 km e 660 km. Ci sono significative anomalie della forma d'onda P660P sul bordo anteriore della stagnante Pacific Plate, il che è stato ben spiegato da un semplice modello minerale che:la crosta oceanica basaltica segregata è accumulata nella zona di transizione inferiore al bordo anteriore della lastra di subduzione.

Questo studio ha rivelato che la placca oceanica subdotta è rimasta a lungo intrappolata sul fondo della zona di transizione del mantello, che possono subire segregazione mantello-crosta a causa dell'aumento della temperatura e della diminuzione della viscosità. La crosta oceanica segregata può rimanere sul fondo della zona di transizione del mantello per la galleggiabilità negativa e questo può spiegare bene lo scattering sismico osservato e la settimana P660P. Le placche oceaniche che penetrano direttamente attraverso la zona di transizione sono difficili da segregare a causa della rapida velocità e della temperatura più bassa (viscosità maggiore).

Per di più, queste lastre subdotte vengono riscaldate al confine nucleo-mantello, dove è più probabile la segregazione crosta-mantello. I componenti separati della crosta oceanica saranno accumulati al di sopra del confine nucleo-mantello o trasportati nella parte poco profonda dal pennacchio del mantello.

Perciò, l'evoluzione e il processo ciclico dei componenti della crosta oceanica sono strettamente correlati al modello di subduzione delle lastre oceaniche. L'effetto di filtraggio del materiale dell'interfaccia di 660 km potrebbe svolgere un ruolo cruciale nell'evoluzione chimica del nostro pianeta.