Le groupe de recherche du professeur Yao Huajian de l'École des sciences de la Terre et de l'espace de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC), en coopération avec le Dr Piero Poli de l'Université Grenoble-Alpes de France, combiné la résolution unique des ondes corporelles réfléchies (P410P et P660P) extraites de l'interférométrie du bruit ambiant avec la modélisation de la physique minérale, pour jeter un nouvel éclairage sur la physique des zones de transition. Leurs travaux ont été publiés dans Communication Nature .

La subduction des plaques océaniques est un processus important de la circulation matérielle interne de la Terre. L'étude du recyclage de la croûte océanique dans le manteau profond peut fournir des indices cruciaux pour comprendre la dynamique du manteau et la circulation des matériaux profonds. Cependant, ceci est à peine limité par des preuves sismiques fiables.

La zone de transition du manteau (MTZ) est délimitée par des discontinuités sismiques globales proches des discontinuités de 410 km et 660 km. La structure et les propriétés de cette zone ont une influence cruciale sur le processus de convection du manteau. Parce que la croûte océanique basaltique avec une densité inférieure à celle du manteau normal a une flottabilité négative près de la discontinuité de 660 km, il peut être piégé gravitationnellement dans cette région. Cependant, les plages de profondeur étroites de la flottabilité négative et la température et la viscosité inférieures des plaques océaniques subductées apportent de nombreuses incertitudes à cette spéculation. Il est toujours controversé de savoir si la croûte océanique subductée peut être séparée du manteau lithosphérique océanique et rester dans cette zone de transition.

Les méthodes traditionnelles sur la structure de la zone de transition sont principalement basées sur les informations de temps de parcours et d'amplitude des phases d'ondes corporelles des séismes naturels qui étaient souvent restreintes par la distribution temporelle et spatiale des séismes naturels.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé les données de forme d'onde continue de plus de 200 stations du nord de la Chine pour calculer la fonction de corrélation croisée du bruit de fond. Le résultat obtient des phases sismiques réfléchies claires entre 410 km et 660 km. Il existe d'importantes anomalies de forme d'onde P660P sur le bord avant de la plaque Pacifique stagnante, ce qui a été bien expliqué par un modèle minéral simple selon lequel :la croûte océanique basaltique ségrégée s'accumule dans la zone de transition inférieure au bord avant de la plaque de subduction.

Cette étude a révélé que la plaque océanique subductée a longtemps été piégée au fond de la zone de transition du manteau, qui peut subir une ségrégation manteau-croûte en raison de l'augmentation de la température et de la diminution de la viscosité. La croûte océanique ségrégée peut rester au fond de la zone de transition du manteau pour la flottabilité négative, ce qui peut bien expliquer la diffusion sismique observée et la phase P660P de la semaine. Les plaques océaniques qui pénètrent directement à travers la zone de transition sont difficiles à séparer en raison de la vitesse rapide et de la température plus basse (viscosité plus élevée).

Par ailleurs, ces dalles subductées sont chauffées à la limite noyau-manteau, où la ségrégation croûte-manteau est plus susceptible de se produire. Les composants séparés de la croûte océanique seront accumulés au-dessus de la limite noyau-manteau ou transportés vers la partie peu profonde par le panache du manteau.

Par conséquent, l'évolution et le cycle des composants de la croûte océanique sont étroitement liés au schéma de subduction des plaques océaniques. L'effet de filtrage des matériaux de l'interface de 660 km pourrait jouer un rôle crucial dans l'évolution chimique de notre planète.