Las propiedades elásticas monocristalinas de la fase de espinela (Beta) modificada del ortosilicato de magnesio

Área de la Ciencia:

• Física de los minerales Física de los minerales
• La geofísica es la geofísica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• El manto de la Tierra contiene discontinuidades, como la discontinuidad sísmica de 400 kilómetros, que marcan cambios significativos en la velocidad de las ondas sísmicas.
• El ortosilicato de magnesio (Mg2SiO4) existe en diferentes fases, incluidas las estructuras de olivina y espinela modificada (beta), que son estables a diferentes presiones y temperaturas.

Objetivo del estudio:

• Para medir el módulo elástico monocristalino de la fase spinel modificada del ortosilicato de magnesio.
• Para investigar el papel de la transición de fase de olivino a spinel modificado en la explicación de la discontinuidad sísmica de 400 kilómetros en el manto de la Tierra.

Principales métodos:

• Los cristales individuales de ortosilicato de magnesio (fase beta) fueron sintetizados a alta presión (22 GPa) y temperatura (2000 °C).
• Se empleó la espectroscopia de Brillouin para medir el módulo elástico de los cristales individuales sintetizados en condiciones ambientales.

Principales resultados:

• Se midieron con éxito los módulos elásticos de la fase de spinel modificada de Mg(2) SiO(4).
• Una composición del manto con aproximadamente un 40% de olivino es consistente con las propiedades elásticas observadas y la discontinuidad sísmica de 400 kilómetros.
• La discontinuidad de 400 kilómetros puede atribuirse a la transición de fase del olivino al espinela modificado.

Conclusiones:

• Los datos experimentales apoyan la hipótesis de que la discontinuidad sísmica de 400 kilómetros es causada por la transición de fase de olivino a spinel modificado.
• La abundancia requerida de olivina es menor de lo previsto por algunos modelos de pirolita, pero la pirolita sigue siendo una posible composición del manto.