自从被发现以来，科学家们一直在研究被称为PKP前体的地震信号，这一现象困扰了他们数十年。地球下地幔的区域会散射传入的地震波，这些波以PKP波的形式以不同速度返回地表。
这些前兆信号在主要地震波穿过地核之前就已到达，其来源尚不明确，但犹他大学的地球物理学家们的研究为这种神秘的地震能量提供了新的线索。
根据发表在美国地球物理联合会(American Geophysical Union)的主要期刊《AGU Advances》上的研究，PKP前兆似乎源自北美和西太平洋深处，可能与“超低速度带”有关。这一带是地幔中的一层薄层，地震波在此处显著减速。(AGU在其杂志《Eos》中对此研究进行了强调。)
“这些是地球上发现的一些极端特征。我们当然不知道它们的具体性质，”主要作者、地质学和地球物理学副教授迈克尔·索恩表示。“但我们知道的一件事是，它们似乎最终会在热点火山下方聚集，可能是整个地幔柱的根源，导致热点火山的形成。”
这些羽流是黄石公园、夏威夷群岛、萨摩亚群岛、冰岛和加拉帕戈斯群岛火山活动的原因。
索恩指出：“这些巨大的火山似乎在大致相同的地方持续了数亿年。”在之前的研究中，他还发现了世界上已知的最大的超低速度带之一。
索恩强调：“它位于萨摩亚正下方，而萨摩亚是最大的热点火山之一。”
近一个世纪以来，地球科学家通过地震波探测地球内部，取得了许多重要发现。例如，美国大学的其他研究人员已经描绘了地球固体内核的结构，并通过分析地震波来追踪其运动。
当地震波动引起地球表面震动时，这些波穿过地幔——地壳与金属核之间2900公里厚的热岩动态层。索恩的团队关注的是，当这些波穿过地幔中物质组成发生变化的特征时，它们会发生“散射”。其中一些散射波成为PKP的前体。
索恩试图确定这种散射发生的确切位置，特别是因为波穿过地幔两次，即在穿过地球液态外核之前和之后。由于穿越地幔的双重旅程，几乎不可能区分前体是来自射线路径的源端还是接收端。
索恩的团队，包括研究助理教授Surya Pachhai，设计了一种方法来模拟波形，以检测以前未被注意到的关键效应。
研究人员开发了一种尖端的地震阵列方法和新的地震模拟理论观测，分析了发生在新几内亚周围的58次地震的数据，这些地震在穿过地球后被记录在北美。
“我可以将虚拟接收器放在地球表面的任何位置，它就能告诉我在那个地方发生地震时的地震图应该是什么样子。我们可以将其与我们拥有的真实录音进行比较，”索恩说。“我们现在能够支持能源来源的项目。”
他们的新方法使他们能够精确定位散射发生在液态金属外核和地幔之间的边界，即地核-地幔边界，位于地球表面以下2900公里处。
他们的发现表明，PKP前体可能源自超低速度带所在的区域。索恩怀疑这些仅有20到40公里厚的地层是在俯冲构造板块撞击海洋地壳核心-地幔边界的地方形成的。
“我们现在发现，这些超低速度区域不仅存在于热点之下。它们遍布北美地核-地幔边界。”索恩说。“看起来这些ulvz正在积极生成。我们不知道具体机制。但因为我们看到它们接近俯冲，我们认为洋中脊玄武岩正在融化，这可能就是它们产生的方式。”
“我们现在发现，这些超低速度区域不仅存在于热点之下。它们遍布北美地核-地幔边界。”索恩说。“看起来这些ulvz正在积极生成。我们不知道具体机制。但因为我们看到它们接近俯冲，我们认为洋中脊玄武岩正在融化，这可能就是它们产生的方式。”
根据索恩的说法，这种动力正在推动这些物质穿越地球，最终它们将在大低速省的边界上积累，这些省是太平洋和非洲下方组成独特的大陆尺度特征。
他说：“它们可能还会在热点下方聚集，但目前尚不清楚这些ulvz是否是由同样的过程产生的。”确定这一过程的后果还需要等待未来的研究。
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