La zona de baja velocidad (LVZ) se produce cerca del límite entre la litosfera y la astenosfera en el manto superior . Se caracteriza por una velocidad de onda de corte sísmica inusualmente baja en comparación con los intervalos de profundidad circundantes. Este rango de profundidades también corresponde a una conductividad eléctrica anormalmente alta. Está presente entre unos 80 y 300 km de profundidad. Esto parece estar presente universalmente en las ondas S, pero puede estar ausente en ciertas regiones en las ondas P. [2] Se ha detectado una segunda zona de baja velocidad (no generalmente denominada LVZ, sino ULVZ ) en una delgada capa de ≈50 km en el límite entre el núcleo y el manto . [3] Estas LVZ pueden tener implicaciones importantes para la tectónica de placas y el origen de la corteza terrestre. [2] [3] [4]
Se ha interpretado que la LVZ indica la presencia de un grado significativo de fusión parcial y, alternativamente, como una consecuencia natural de una capa límite térmica y los efectos de la presión y la temperatura sobre la velocidad de la onda elástica de los componentes del manto en estado sólido. [2] En cualquier caso, se necesita una cantidad muy limitada de masa fundida (alrededor del 1%) para producir estos efectos. El agua en esta capa puede reducir el punto de fusión y puede desempeñar un papel importante en su composición. [4] [5]
La existencia de la zona de baja velocidad se propuso por primera vez a partir de la observación de llegadas de ondas sísmicas más lentas de lo esperado procedentes de terremotos en 1959 por Beno Gutenberg . [6] Observó que entre 1° y 15° desde el epicentro las llegadas longitudinales mostraron una disminución exponencial en amplitud después de lo cual mostraron un gran aumento repentino. La presencia de una capa de baja velocidad que desenfocaba la energía sísmica, seguida de un gradiente de alta velocidad que la concentraba, proporcionó una explicación para estas observaciones. [7]
La LVZ muestra una reducción en la velocidad de alrededor del 3 al 6% y el efecto es más pronunciado con las ondas S en comparación con las ondas P. [9] Como se desprende de la figura, la reducción y la profundidad sobre la cual se produce la reducción varían según la elección de la provincia tectónica, es decir, las regiones difieren en sus características sísmicas. Tras la caída, la base de la zona está marcada por un aumento de la velocidad, pero no ha sido posible determinar si esta transición es brusca o gradual. Este límite inferior, que se encuentra debajo de la litosfera continental y la litosfera oceánica, lejos de las dorsales oceánicas , a veces se denomina discontinuidad de Lehmann y ocurre a aproximadamente 220 ± 30 km de profundidad. El intervalo también muestra una reducción en Q, el factor de calidad sísmica (que representa un grado relativamente alto de atenuación sísmica) y una conductividad eléctrica relativamente alta .
La LVZ está presente en la base de la litosfera, excepto en áreas de grueso escudo continental donde no es evidente ninguna anomalía de velocidad.
La interpretación de estas observaciones se complica por los efectos de la anisotropía sísmica, que puede reducir en gran medida la escala real de la anomalía de velocidad. [7] Sin embargo, debido a las reducciones en Q y resistividad eléctrica en la LVZ, generalmente se interpreta como una zona en la que hay un pequeño grado de fusión parcial. Para que esto ocurra en las profundidades donde se observa la LVZ, deben estar presentes pequeñas cantidades de agua y/o dióxido de carbono para reducir el punto de fusión de los minerales de silicato. Sólo entre un 0,05 y un 0,1 % de agua sería suficiente para provocar el 1 % de fusión necesario para producir los cambios observados en las propiedades físicas. La falta de LVZ debajo de los escudos continentales se explica por el gradiente geotérmico mucho más bajo, que impide cualquier grado de fusión parcial. [10]
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