Abstract We investigate seismic discontinuities in the mantle transition zone (MTZ) by analyzing SS precursors recorded at global seismic stations. Our observations confirm the global existence of the 520-km discontinuity. Although substantial regional depth variations in the 520-km discontinuity are generally correlated with temperature in the mid-MTZ, they cannot be fully explained by the Clapeyron slope of the wadsleyite-ringwoodite phase transition, suggesting both thermal and compositional heterogeneities in the MTZ. A second discontinuity at ∼560-km depth, previously interpreted as splitting of the 520-km discontinuity, is most commonly detected in cold subduction zones and hot mantle regions. The depth separation between the 520- and 560-km discontinuities varies from ∼80 km in cold regions to ∼40 km in hot areas. The exsolution of calcium-perovskite (Ca-pv) from majorite garnet has been proposed to explain the velocity and density changes across the 560-km discontinuity. However, the gradual exsolution of perovskite and partitioning of Ca and Al between perovskite and garnet appear inconsistent with the relatively “sharp” discontinuity in seismic observations and thus need to be revisited in the future. Nevertheless, because the only known transition in major minerals at this depth in the MTZ is the formation of Ca-pv, the existence of the 560-km discontinuity may imply localized high calcium concentrations in the mid-MTZ possibly related to the recycling of oceanic crust.

中文翻译：

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地球 520 公里和 560 公里不连续性的全球变化

摘要 我们通过分析全球地震台站记录的 SS 前兆来研究地幔过渡带 (MTZ) 中的地震不连续性。我们的观察证实了 520 公里不连续性的全球存在。尽管 520 公里不连续面的显着区域深度变化通常与 MTZ 中部的温度相关，但它们不能用瓦兹利石-环伍德石相变的 Clapeyron 斜率完全解释，这表明 MTZ 中存在热和成分的非均质性。大约 560 公里深度处的第二个不连续性，以前被解释为 520 公里不连续性的分裂，最常见于冷俯冲带和热地幔区域。520 公里和 560 公里不连续点之间的深度间隔从寒冷地区的 80 公里到炎热地区的 40 公里不等。已提出钙钛矿 (Ca-pv) 从主要石榴石中析出以解释 560 公里不连续性上的速度和密度变化。然而，钙钛矿的逐渐出溶以及钙钛矿和石榴石之间钙和铝的分配似乎与地震观测中相对“尖锐”的不连续性不一致，因此需要在未来重新审视。然而，由于 MTZ 在这个深度的主要矿物的唯一已知转变是 Ca-pv 的形成，560 公里不连续性的存在可能意味着中部 MTZ 的局部高钙浓度可能与海洋的再循环有关。脆皮。钙钛矿的逐渐出溶以及钙钛矿和石榴石之间钙和铝的分配似乎与地震观测中相对“尖锐”的不连续性不一致，因此需要在未来重新审视。然而，由于 MTZ 在这个深度的主要矿物的唯一已知转变是 Ca-pv 的形成，560 公里不连续性的存在可能意味着中部 MTZ 的局部高钙浓度可能与海洋的再循环有关。脆皮。钙钛矿的逐渐出溶以及钙钛矿和石榴石之间钙和铝的分配似乎与地震观测中相对“尖锐”的不连续性不一致，因此需要在未来重新审视。然而，由于 MTZ 在这个深度的主要矿物的唯一已知转变是 Ca-pv 的形成，560 公里不连续性的存在可能意味着中部 MTZ 的局部高钙浓度可能与海洋的再循环有关。脆皮。