Beijing Anomaly

The Beijing Anomaly is an observed seismic feature in the Earth's mantle at a depth of around 700–1400 km below Northeastern China where a high degree of seismic attenuation was discovered to exist. According to its discoverers, Jesse Lawrence (from Scripps Institution of Oceanography) and Michael Wysession (from Washington University in St. Louis), the Beijing Anomaly is evidence for large amounts of water contained within the mantle.^[1]

The effects of water on the attenuation of seismic waves are largely unknown, although theoretical expectations seem to indicate that a seismic Q·¹ factor change from 300 to 100 can be explained by an approximate tenfold increase in water content.^[1] This leads to the hypothesis that only small amounts of water, present at depth within the mantle (on the order of 0.1 wt%), will lead to significant seismic attenuation and could potentially explain the anomalously low Q·¹ values which extend over a broad region in the mantle below Northeast Asia.^[1]

The zone of low Q·¹ existing in the mantle below Northeastern China was found via seismic attenuation tomography and begins approximately 700 km below the surface and displays stark decreases in Q·¹ values, down to a minimum of Q·¹= 95 at around 1000 km in depth.^[1] The extent of the anomaly below a large portion of Northeast Asia would require the existence of contributing factors which would facilitate the distribution of water within the mantle itself. Factors which could facilitate the dispersion of water to such a degree include mantle-rock advection and water transport along grain boundaries.^[1]

Por lo tanto, se ha sugerido que la litosfera oceánica descendente puede transportar grandes cantidades de agua hacia regiones más profundas del manto, directamente debajo de los márgenes continentales (a profundidades que superan con creces los 1400  km). Se cree que el agua contenida en estas placas subducidas no se ve afectada por las condiciones de alta temperatura y presión circundantes, ya que se encuentra en el centro de la placa litosférica fría. Las anomalías de atenuación sísmica en el noreste de China podrían explicarse por la extracción de agua de la litosfera oceánica fría y profunda, que inunda la cuña del manto inferior suprayacente en profundidad, dando lugar a zonas de alta elasticidad (y potencialmente ricas en fluidos) que causarían los niveles de atenuación sísmica observados tomográficamente. ^{[ 2 ]}

Investigaciones recientes han permitido delimitar mejor el grado de hidratación del manto oceánico en subducción mediante mediciones de la atenuación de ondas P de terremotos localizados cerca de la zona de Wadati-Benioff  . Las estimaciones sugieren que una capa de aproximadamente 40 km de espesor de manto moderadamente serpentinizado sería suficiente para explicar las atenuaciones de ondas P sísmicas observadas asociadas a eventos ocurridos a profundidades de entre 5 y 35  km por debajo de la zona de Wadati-Benioff. ^{[ 2 ]} Esto implicaría que las zonas más superficiales de la litosfera oceánica proporcionan una fuente significativa de agua a las zonas más profundas del manto durante la subducción , con un flujo estimado de 170-318 Tg/ma de agua por metro de placa descendente. ^{[ 3 ]}