稍稍盘点地幔过渡带研究进展

  不看不知道，一看吓一跳。地幔过渡带的研究热度要爆表。搜了一下2016年以来的文章，多如牛毛，而且乖乖，都是高影响因子期刊论文。

  老板让想一下以后的方向，关于地幔结构，宜居性，热点。那就地幔过渡带的水咯。
  地幔过渡带是上地幔与下地幔的交接区域。深度大约为410-660公里。通过研究地幔过渡带结构以及其与上下地幔的相互作用的可以帮助我们认识地幔对流的模式，了解地幔的演化以及揭示地球内部的水循环过程。
  目前对地幔过渡的认识主要是认为它是相变层。上地幔中主要是橄榄石。410公里是橄榄石到瓦兹利石的相变。660是林伍德是到布里吉曼石的相变。另外过渡带中间约520km还有一个相变。两个相变面的克拉伯龙斜率是反的。意思是当温度高时410相变面会下降，660会上升，过渡带变薄，反之变厚。对地幔过渡带的研究提供的关键信息可以推断上地幔物质组成，过渡带含水量和温度。了解热柱和俯冲带与过渡带的相互作用等。
  大量的研究表明上地幔和下地幔的储水能力较低，可能含的水很少。而过渡带有很好的储水能力，可能包含有大量的水。Bercovici and karato(2003)认为地幔有一个广域的上涌趋势，上涌的过程因为脱水，会在410界面上面形成一个局部熔融层，表现为一个地震学的低速层。含水的地幔过渡带可以解释地球化学观测到的不相容元素和稳定同位素特性，从而支持全地幔对流模式。
  我们来看看近几年的地幔过渡带研究进展。刚刚提到的这个410km的低速层，近些年获得大量研究者的关注。Tauzin et al. (2010)认为全球普遍存在这个低速层，他们的观测台站较少，Wei and Shearer (2017)人发现他们的观测数据中只有30-40%有低速层。其他近些年的文章也都纷纷在不同的区域例如中国东南等发现这样的低速层(Tauzin et al., 2017; Li et al., 2019; Li et al., 2020; Xiao et al., 2020)。那这个低速层是否真的是普遍全球存在的，这个低速层的成因及与俯冲板块和热柱的关系都是研究的热点。
  地幔过渡带的地形和速度变化也是研究的热点。例如Ai and Zheng (2003)和Ai et al. (2003)利用接收函数对研究660间断面他们发现660不是单一的一个界面在有些地方存在小的间断面。Zhang et al. (2019)发现中国东南660界面速度增大有8%。Ishii et al. (2019)也发现660界面十分尖锐，速度的跳变在数公里范围内。Wu et al. (2019)利用散射波发现410比较平缓，推断410是一个温度控制的相变面。而660含有小尺度的地形，因而推断它是一个相变面加上化学界面。这些研究极大的推动了我们对于过渡带界面的认识。不过可能还有很多值得发掘的点，例如Wu et al. (2019)采样的区域是中国东部及南亚，地球上其他地方是否也是类似的结论。另外660的小间断面与俯冲板块，地幔热柱有什么关系也是值得研究的(Chu et al., 2012; Jenkins et al., 2016)。
  地幔过度带的水是大家十分关注的问题。高温高压实验证实地幔过渡带有储存大量水的能力。一些学者从地幔金刚石包裹体中的物质发现地幔过渡带的确含水(Pearson et al., 2014; Tschauner et al., 2018; Schulze et al., 2018)。不过这些例子较少，似乎不足以说明普遍情况。地震学的部分研究发现其实地幔过渡带含的水没有想象中的多(Houser, 2016)。因而地幔过渡带里的含水量还有一定争议。Thio et al. (2016)发现利用地震学的数据来研究地幔过渡带的含水量存在两个问题，一个就是误差较大，另一个就是温度与速度存在一定的折中关系。例如有些研究者直接将低速解释为含水导致，然而温度高也可以导致波速度低。尚需利用多种手段来进行研究，确认地幔过渡带的水含量及分布。
  近些年来660界面之下的低速获得了广泛关注(Liu et al., 2018; Sun et al., 2020;Panero et al., 2020)。例如Schmandt et al. (2014)利用接收函数研究了美国西部660界面。他们发现了660之下普遍存在一个低速。他们推测可能是俯冲的法拉隆板片进入下地幔时脱水造成的部分熔融。Liu et al. (2016)等在日本地区发现了660之下的低速，推测是地幔转换带滞留的东亚俯冲的太平洋板片造成。目前在世界其他地区，中国等尚缺乏相关研究。研究660低速有助于提升我们对俯冲板块与地幔过渡带关系的认识。
  地幔过渡带的地震学研究方法包括：非对称反射波的方法(Wu et al., 2019)，ScS多次反射波(Wang et al., 2017)以及上界面反射波的方法(Feng et al., 2017)。
  还有地震源区转换波法，该方法对深源地震区附近的成像精度高(Li et al., 2008)。中心点反射波法，这种方法空间覆盖好，可以得到可靠的大尺度平均结构(Yu et al., 2018)。
  此外还有三重震相法。该方法对垂直方向尚的速度结构非常敏感(Wang and Niu, 2010; Chu et al., 2012)。台站下方转换波法，该方法充分利用到时和振幅信息，但受限于台阵的孔径和台间距(Zhang and Schmandt, 2019)。