地幔过渡带

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地幔过渡带是上地幔与下地幔之间的一个区域,深度在410至660 km。主要由橄榄岩构成。这种划分是依据地震波速的突变:在410km(14GPa),橄榄石的晶体粒度随着压力升高转变为更高密度和波速的瓦兹利石英语wadsleyite[1]在过渡带520km的更深处,瓦兹利石英语wadsleyite变成尖晶橄榄石石榴石[2]而在660km(23.5GPa),高压相的尖晶橄榄石随着压力升高发生了两种密度更大的后尖晶石相变:布里奇曼石(bridgmanite)与方镁石英语periclase[3]矿物物理学英语mineral physics的超高压相变实验提供了证据。[4]

从下地幔来的物质经过410 km界面时,瓦兹利石会发生相变成为橄榄石,并释放出水,形成一个熔体层。[5]即“过渡带水过滤全地幔对流模型”。[6] 水合尖晶橄榄石下降到过渡区以下区域时,压力的增高会将水挤出,导致矿物融化,形成一个熔体层,导致地震波突然减速。[7]

参考文献[编辑]

  1. ^ C.M.R. Fowler, The Solid Earth (2nd Edition), Cambridge University Press 2005.
  2. ^ Deuss, Arwen; Woodhouse, John. Seismic Observations of Splitting of the Mid-Transition Zone Discontinuity in Earth's Mantle. Science. 2001-10-12, 294 (5541): 354–357 [2018-12-16]. Bibcode:2001Sci...294..354D. ISSN 0036-8075. PMID 11598296. doi:10.1126/science.1063524. (原始内容存档于2018-12-17) (英语). 
  3. ^ Ito, E; Takahashi, E. Postspinel transformations in the system Mg2SiO4-Fe2SiO4 and some geophysical implications. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1989, 94 (B8): 10637–10646. Bibcode:1989JGR....9410637I. doi:10.1029/jb094ib08p10637. 
  4. ^ 吴耀,张艳飞,王雁宾,金振民,董树文:“地幔转换带底部橄榄石和辉石高压相变实验研究:对660 km地震不连续面结构的启示”,《中国科学D辑(地球科学)》,2013 43 (12),1943-1951.
  5. ^ 夏群科:“地幔中的水与重大地质现象和过程”, 《自然杂志》2017年第7期
  6. ^ Bercovici, D. & Karato, S. Whole-mantle convection and the transition-zone water filter. Nature 425, 39–44 (2003)
  7. ^ Marcus Woo: The Hunt for Earth’s Deep Hidden Oceans, The Quanta Newsletter, 2018-6. [2018-12-16]. (原始内容存档于2018-12-17).