science >> Wetenschap >  >> Natuur

Wetenschappers onthullen effecten van water op 660 km discontinuïteit in de diepe aarde

Fasegrens voor post-spinelovergang. Krediet:IGCAS

De seismische discontinuïteit die optreedt op een gemiddelde diepte van 647-654 km, gewoonlijk de 660 km seismische discontinuïteit genoemd, is de grens tussen de overgangszone en de onderste mantel. Het wordt verondersteld te worden veroorzaakt door de transformatie van ringwoodiet in bridgmanite en MgO (post-spinelovergang).

Een belangrijke parameter die mogelijk de post-spinelovergang kan beïnvloeden, is hydratatie. Volgens recente studies, de overgangszone kan aanzienlijke hoeveelheden water bevatten, en dus is het belangrijk om het effect van water op de overgang na de spinel te begrijpen om de eigenschappen ervan te bepalen.

Dr. Joshua Muir, de postdoctoraal onderzoeker, en de teamleider Prof. Zhang Feiwu van het Instituut voor Geochemie van de Chinese Academie van Wetenschappen (IGCAS), in samenwerking met Prof. John Brodholt van University College London (UCL), onderzocht het effect van water op de post-spinel overgang bij hoge temperaturen en drukken.

De resultaten gaven aan dat het water slechts een zeer klein effect had op de Clapeyron-helling van de post-spinelovergang. Anderzijds, water had een matig effect op de diepte. 1 gew.% water verhoogde de diepte van het begin van de faseovergang met ongeveer 8 km. Deze variatie in diepte was relatief klein in vergelijking met seismisch waargenomen variaties in de 660 km discontinuïteit van ongeveer 35 km en dus kon water alleen de waargenomen 660 km discontinuïteittopografie niet verklaren.

Verder, deze studie toonde aan dat de toevoeging van water een grote verbreding van de driefasenlus (ringwoodiet + bridgmanite + MgO) veroorzaakte door de ontwikkeling van een post-spinelovergang. De breedte van de faselus was verwaarloosbaar voor watergehalten van minder dan ongeveer 1000 ppm, maar groeide toen snel tot ongeveer 10 km breed, voordat het weer krimpt naarmate het watergehalte de ringwoodietverzadiging nadert.

De breedte van de driefasige lus als functie van het watergehalte bij 1873 K (onder). Krediet:IGCAS