2019-07-10 23:18:01
地球物理观测揭示了地球地幔中的水分布和影响

来自日本东北大学的Eiji Ohtani教授总结了国家科学评论中发表的地球水的含量,分布和影响。

什么是“地幔中的水”?

氢是我们太阳系中最丰富的元素。在地球中,氢气以大气中的蒸气,海洋中的水和冰,火山和地壳中的超临界流体,地壳地壳和地幔中含水和名义上无水的矿物中的羟基,质子和羟基(OH)存在。在岩浆中,以及地球核心中的金属铁中的氢。

氢和水在地球内部的动力学中起着重要作用。它们降低了岩石的内部摩擦并导致地震和破裂。水通过降低地幔中硅酸盐的熔化温度而产生岩浆。水软化岩石,增强地幔对流。

有多少“地幔中的水”?它是如何工作的?

地震和电导率观测结合矿物声速和电导率的实验矿物物理数据表明,至少局部地水合的过渡带。大陆和海洋沉积物组分以及玄武岩和橄榄岩组分可能储存在地幔过渡带中。据报道,在一些板块会聚区域下方约410 km处,地震速度较低的区域。这些区域可能是由富含茂密的富含岩浆的岩浆引起的。

由于重力不稳定,水可以通过下降而进一步进入下地幔。可以在下地幔的顶部产生异常的Q和Vs区域。由于过渡区和下地幔组合之间的水溶性差异很大,因此来自板坯的脱水在该区域中产生流体或含水熔体。虽然没有密度交叉的含水岩浆可以向上逃逸,但是板坯的连续下降会导致板坯脱水,并在下地幔的浅部产生低Q和Vs区域。 Δ-H固溶体AlO2H-MgSiO4H2是进入下地幔的水的主要载体。氢键对称化可以发生在地幔中稳定的各种含水相中。

核心 - 地幔边界(CMB)是一个可能发生水和铁之间广泛反应的区域。 Δ-H固溶体对CMB条件稳定。因此,这种含水相将水带入下地幔的底部并进入岩心。由于CMB处的核心和水合板之间的反应,可以形成硫铁矿FeO2Hx。这个阶段可能是ULVZ的潜在候选人。由于在CMB处的热不稳定性导致FeO2Hx的形成及其分解可能引起全球地球动力学事件。

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