地球内部的地震波层析成像
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地震波层析成像是一种利用地震波来探测地球内部三维结构的技术，类似于医学上的CT扫描。其基本原理是，地震发生时释放的能量以波的形式（地震波）向四面八方传播，这些波在穿过地球内部不同物质时，其传播速度、路径和能量会发生变化。
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地震波主要分为体波和面波。体波能穿透地球内部，包括纵波（P波）和横波（S波）。P波传播最快，能在固体和液体中传播；S波传播稍慢，只能在固体中传播。当地震波穿过温度、压力、密度或化学成分不同的区域时，其波速会改变。例如，在较冷或刚性较强的物质中波速较快，在较热或部分熔融的物质中波速较慢。
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全球布设的地震台站会记录下地震波到达的时间、振幅和波形。科学家通过比较波的实际走时与在假设的均匀地球模型中的理论走时，得到“走时残差”。如果波提前到达，说明它途经的区域速度比平均水平快（高速区）；如果延迟到达，则说明途经了低速区。通过收集全球成千上万次地震、数以百万计的波路径数据，就可以反演求解。
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层析成像的数学过程是一个复杂的反演问题。它将地球内部划分成无数个小立方体（体元），每个体元赋予一个波速扰动值。计算机利用大量地震波数据，通过反演算法（如最小二乘法、共轭梯度法等）不断迭代调整每个体元的波速值，最终得到一个能使预测走时与实际走时差异最小的三维速度模型，从而绘制出地球内部的“速度切片图”。
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地震波层析成像揭示了地球内部许多大尺度结构。例如，它清晰显示了俯冲板块（高速的冷物质）可以插入到地幔深部甚至到达核幔边界；发现了地幔深处存在的大型低速省，这些区域可能非常热且化学成分独特，被认为是地幔柱的发源地；它还描绘了洋中脊下方（上涌的热物质）的低速通道，以及大陆根（古老克拉通下方延伸至200-300公里深的刚性高速区域）。
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该技术不仅应用于全球尺度，也用于区域和局部尺度，如探测火山下的岩浆房、断层带的精细结构、油气或地热资源的储层等。它已经成为理解地球内部动力学，如地幔对流、板块驱动机制、地核与地幔相互作用等核心过程的最关键工具之一，使我们能够“看见”地球内部复杂而活跃的三维图像。