Global seismic tomography has greatly progressed in the past decades, with many global Earth models being produced by different research groups. Objective, statistical methods are crucial for the quantitative interpretation of the large amount of information encapsulated by the models and for unbiased model comparisons. Here we propose using a rotated version of principal component analysis (PCA) to compress the information in order to ease the geological interpretation and model comparison. The method generates between 7 and 15 principal components (PCs) for each of the seven tested global tomography models, capturing more than 97 % of the total variance of the model. Each PC consists of a vertical profile, with which a horizontal pattern is associated by projection. The depth profiles and the horizontal patterns enable examining the key characteristics of the main components of the models. Most of the information in the models is associated with a few features: large low-shear-velocity provinces (LLSVPs) in the lowermost mantle, subduction signals and low-velocity anomalies likely associated with mantle plumes in the upper and lower mantle, and ridges and cratons in the uppermost mantle. Importantly, all models highlight several independent components in the lower mantle that make between 36 % and 69 % of the total variance, depending on the model, which suggests that the lower mantle is more complex than traditionally assumed. Overall, we find that varimax PCA is a useful additional tool for the quantitative comparison and interpretation of tomography models.

中文翻译：

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使用方差极大主成分分析比较全球地震层析成像模型

在过去的几十年中，全球地震层析成像技术取得了长足的进步，不同的研究小组正在制作许多全球地球模型。客观地，统计方法对于模型封装的大量信息的定量解释和无偏模型比较至关重要。在这里，我们建议使用主成分分析 (PCA) 的旋转版本来压缩信息，以简化地质解释和模型比较。该方法为七个测试的全局断层扫描模型中的每一个生成 7 到 15 个主成分 (PC)，捕获模型总方差的 97% 以上。每个 PC 由一个垂直轮廓组成，通过投影与水平图案相关联。深度剖面和水平模式可以检查模型主要组件的关键特征。模型中的大部分信息都与一些特征相关：最下地幔中的大型低剪切速度区（LLSVPs）、俯冲信号和低速异常可能与上地幔和下地幔的地幔柱以及脊和地幔最上层的克拉通。重要的是，所有模型都强调了下地幔中的几个独立成分，它们占总方差的 36% 到 69%，具体取决于模型，这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。模型中的大部分信息都与一些特征相关：最下地幔中的大型低剪切速度区（LLSVPs）、俯冲信号和低速异常可能与上地幔和下地幔的地幔柱以及脊和地幔最上层的克拉通。重要的是，所有模型都强调了下地幔中的几个独立成分，它们占总方差的 36% 到 69%，具体取决于模型，这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。模型中的大部分信息都与一些特征相关：最下地幔中的大型低剪切速度区（LLSVPs）、俯冲信号和低速异常可能与上地幔和下地幔的地幔柱以及脊和地幔最上层的克拉通。重要的是，所有模型都强调了下地幔中的几个独立成分，它们占总方差的 36% 到 69%，具体取决于模型，这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。俯冲信号和低速异常可能与上地幔和下地幔的地幔柱以及最上地幔的脊和克拉通有关。重要的是，所有模型都强调了下地幔中的几个独立成分，它们占总方差的 36% 到 69%，具体取决于模型，这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。俯冲信号和低速异常可能与上地幔和下地幔的地幔柱以及最上地幔的脊和克拉通有关。重要的是，所有模型都强调了下地幔中的几个独立成分，它们占总方差的 36% 到 69%，具体取决于模型，这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。这表明下地幔比传统假设的更复杂。总的来说，我们发现 varimax PCA 是一种有用的附加工具，可用于断层扫描模型的定量比较和解释。