Зона сверхнизкой скорости
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( декабрь 2013 г. ) |
Зоны сверхнизких скоростей (ULVZ) — это участки на границе ядра и мантии , которые имеют чрезвычайно низкие сейсмические скорости . Зоны нанесены на карту диаметром в сотни километров и толщиной в десятки километров. Скорость их поперечной волны может быть до 30% ниже, чем у окружающего материала. Состав и происхождение зон остаются неопределенными. Эти зоны, по-видимому, коррелируют с краями африканских и тихоокеанских крупных провинций с низкой скоростью сдвига (LLSVP). [1] а также расположение точек доступа . [2] [3]
Открытие и ограничения
[ редактировать ]ULVZ обнаруживаются путем задержки и рассеяния объемных волн , которые отражаются, дифрагируют или преломляются на границе ядра и мантии . Различные типы объемных волн накладывают разные ограничения на размеры или контраст скоростей ULVZ. Несмотря на то, что ULVZ местами обнаруживаются, по-прежнему сложно определить их протяженность и ограничить их плотность и скорость. Обычно существуют компромиссы между различными параметрами. Однако в целом ULVZ имеют размеры от ста до тысячи километров в поперечнике и десятки километров в толщину (хотя существующие более тонкие или меньшие ULVZ могут оказаться ниже разрешения сейсмологии). Снижение скорости поперечной волны у них составляет порядка от -10 до -30%, а снижение скорости продольной волны имеет тенденцию быть слабее. [3] [4] [5]
Состав и происхождение
[ редактировать ]Предполагается, что УЛВЗ обогащены железом и частично расплавлены. [6] или сочетание того и другого, или результат присутствия углерода. Для обогащения железа предлагались разные сценарии: железо могло вытекать из активной зоны, [7] накопившиеся за прошлую субдукцию , [8] или быть остатками базального магматического океана . [9] Оба силикатные перовскиты [10] и периклаз [11] (которые, как полагают, присутствуют в самых нижних частях мантии) демонстрируют меньшую скорость с увеличением количества железа при этих давлениях и температурах.
Эксперименты с железом и водой в одинаковых условиях образуют пероксид железа FeO 2 H x , который будет способствовать УЛВЗ. [12]
Распространение и динамика
[ редактировать ]ULVZ имеют более высокую плотность, чем их окружение, поэтому остаются стабильными на границе ядра и мантии. В условиях общей мантийной конвекции контраст плотности, а также количество доступного материала будут контролировать морфологию / форму ULVZ. [13] На данный момент найден диапазон размеров УЛВЗ. [14] Расположение и форму УЛВЗ также можно контролировать наличием термохимических отвалов (или ЛЛСВП ). Более плотный материал УЛВЗ скапливается по краям этих отвалов. [1]
Гавайский УЛВЗ
[ редактировать ]Гавайская ULVZ, по-видимому, является крупнейшей ULVZ, нанесенной на карту на сегодняшний день. [4] Он расположен на границе ядра и мантии, немного западнее Гавайской горячей точки, на северной границе Тихоокеанской крупной провинции с низкими скоростями сдвига . Планируется, что его ширина составит около 1000 км, а высота - 20 км. Его большое соотношение сторон динамически предполагает, что он очень плотный. [13] Снижение скорости поперечной волны составляет примерно 20% по сравнению с окружающим материалом. Остается спекулятивным вопрос о том, существует ли корреляция между этой большой ULVZ и наличием самого сильного потока горячих точек на поверхности; потенциально УЛВЗ может стать якорем для всего мантийного плюма.
Самоанский УЛВЗ
[ редактировать ]Самоа — еще одна зона сверхнизких скоростей, расположенная непосредственно под горячей точкой Самоа . [5] [15] Эта зона имеет размеры примерно 800 на 250 км (примерно размер Флориды) и высоту 10–15 км. Его материал кажется на 45% медленнее по скорости поперечной волны, на 15% медленнее по скорости продольной волны и на 10% плотнее. Кроме того, УЛВЗ, похоже, находится в разрыве Тихоокеанского LLSVP. [16] (не представлено здесь на иллюстрации), что приводит к гипотезе, что этот медленный материал выталкивается к центру окружающими его большими кучами.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Макнамара, Аллен К.; Гарнеро, Эдвард Дж.; Рост, Себастьян (2010). «Отслеживание глубоких мантийных резервуаров с зонами сверхнизких скоростей». Письма о Земле и планетологии . 299 (1–2): 1–9. Бибкод : 2010E&PSL.299....1M . дои : 10.1016/j.epsl.2010.07.042 .
- ^ Чеховский Л. (1993). Происхождение горячих точек и слоя D. В: Монтэг Х., Рейгбер К. (ред.) Геодезия и физика Земли. Симпозиумы Международной ассоциации геодезии, том 112.
- ^ Jump up to: а б Уильямс, К. (1998). «Корреляция между сверхнизкими базальными скоростями в мантии и горячих точках». Наука . 281 (5376): 546–549. Бибкод : 1998Sci...281..546W . дои : 10.1126/science.281.5376.546 .
- ^ Jump up to: а б Коттаар, Санне; Романович, Барбара (2012). «Необычайно большой УЛВЗ у основания мантии недалеко от Гавайев». Письма о Земле и планетологии . 355–356: 213–222. Бибкод : 2012E&PSL.355..213C . дои : 10.1016/j.epsl.2012.09.005 .
- ^ Jump up to: а б Торн, Майкл С.; Гарнеро, Эдвард Дж.; Янке, Гуннар; Игель, Хайнер; Макнамара, Аллен К. (2013). «Мега-зона сверхнизких скоростей и мантийное течение». Письма о Земле и планетологии . 364 : 59–67. Бибкод : 2013E&PSL.364...59T . дои : 10.1016/j.epsl.2012.12.034 .
- ^ Уильямс, К.; Гарнеро, Э.Дж. (1996). «Сейсмические доказательства частичного плавления основания мантии Земли» . Наука . 273 (5281): 1528–1530. Бибкод : 1996Sci...273.1528W . дои : 10.1126/science.273.5281.1528 .
- ^ Оцука, К.; Карато, С. (2012). «Глубокое проникновение расплавленного железа в мантию, вызванное морфологической нестабильностью». Природа . 492 (7428): 243–246. Бибкод : 2012Natur.492..243O . дои : 10.1038/nature11663 . ПМИД 23235879 .
- ^ Добсон, ДП; Бродхолт, JP (2005). «Субдуцированные полосчатые железные образования как источник зон сверхнизких скоростей на границе ядро-мантия». Природа . 434 (7031): 371–374. Бибкод : 2005Natur.434..371D . дои : 10.1038/nature03430 . ПМИД 15772658 .
- ^ Лабросс, С.; Хернлунд, JW; Колтис, Н. (2007). «Кристаллизующийся плотный океан магмы у основания мантии Земли». Природа . 450 (7171): 866–869. Бибкод : 2007Natur.450..866L . дои : 10.1038/nature06355 . ПМИД 18064010 .
- ^ Мао, WL ; Мао, Гонконг; Стерхан, В.; Чжао, Дж.; Прокопенко В.Б.; Мэн, Ю.; Шу, Дж.; Фей, Ю.; Хемли, Р.Дж. (2006). «Богатый железом постперовскит и происхождение зон сверхнизких скоростей». Наука 312 (5773): 564–565. Бибкод : 2006Sci...312..564M . дои : 10.1126/science.1123442 . ПМИД 16645091 .
- ^ Уикс, Дж. (2013). Скорости звука и уравнение состояния богатого железом (Mg,Fe)O (Диссертация). Калифорнийский технологический институт . дои : 10.7907/Z94B2Z98 .
- ^ Лю, Цзинь; Янг Ким, Дак; Ван, Вэньчжун; Чоу, Пол; Пракапенка, Виталий Б.; (2017). «Водородсодержащая перекись железа и происхождение зон сверхнизких скоростей». . 551 ( ): 494–497. : 2017Natur.551..494L doi nature24461 : 10.1038 / . Bibcode Nature 7681
- ^ Jump up to: а б Бауэр, Дэн Дж.; Уикс, Джун К.; Гурнис, Майкл; Джексон, Дженнифер М. (2011). «Геодинамическая и минералогическая модель твердотельной зоны сверхмалых скоростей». Письма о Земле и планетологии . 303 (3–4): 193–202. Бибкод : 2011E&PSL.303..193B . дои : 10.1016/j.epsl.2010.12.035 .
- ^ Торсвик, Тронд Х.; Сметерст, Марк А.; Берк, Кевин; Стейнбергер, Бернхард (2006). «Крупные магматические провинции образовались на окраинах крупных низкоскоростных провинций в глубокой мантии». Международный геофизический журнал. 167 (3): 1447–1460. Бибкод: 2006GeoJI.167.1447T. дои:10.1111/j.1365-
- ^ «Земля готовит еще один супервулкан?» . npr.org . Национальное общественное радио.
- ^ Он, Юмей; Вэнь, Ляньсин (2009). «Структурные особенности и сдвигово-скоростная структура «Тихоокеанской аномалии» » . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 114 (Б2): B02309. Бибкод : 2009JGRB..114.2309H . дои : 10.1029/2008JB005814 .