Las restricciones de los primeros principios sobre la difusión en minerales del manto inferior y una capa D' débil

Área de la Ciencia:

• La geofísica es la geofísica.
• Física mineral Física de los minerales
• Materiales computacionales Ciencia de la ciencia.

Sus antecedentes:

• El silicato de magnesio posperovskita (MgSiO3) es una fase mineral clave que se supone que existe en la capa D 'de la Tierra.
• Sus propiedades son cruciales para comprender las observaciones sísmicas como el reflector D' y la anisotropía sísmica.
• La difusión iónica en la posperovskita influye en la viscosidad del manto y el acoplamiento térmico/químico con el núcleo.

Objetivo del estudio:

• Para calcular las tasas absolutas de difusión iónica en la posperovskita bajo condiciones del manto inferior.
• Investigar el impacto de la anisotropía de difusión en la resistencia post-perovskita y las propiedades sísmicas.
• Para conciliar los datos experimentales y observacionales con respecto a la capa D''.

Principales métodos:

• Utilizando los primeros principios de los métodos computacionales.
• Simulación de la difusión iónica (Mg2+ y Si4+) en la posperovskita.
• Analizando las tasas de difusión bajo condiciones de alta presión y alta temperatura.

Principales resultados:

• La difusión de MgSiO3 es extremadamente anisotrópica, con una diferencia de ocho órdenes de magnitud entre las direcciones rápida y lenta.
• La difusión anisotrópica puede hacer que la posperovskita sea hasta cuatro órdenes de magnitud más débil que la perovskita si está presente la orientación preferida por la red.
• La posperovskita débil aumenta significativamente el flujo de calor a través del límite núcleo-manto y altera la geotermia.

Conclusiones:

• La presencia de post-perovskita débil y anisotrópica explica la variación lateral de la viscosidad en el manto más bajo.
• Un cambio rápido en la anisotropía sísmica, debido a la aparición de una rápida deformación en la posperovskita, probablemente causa el observado fuerte reflector D '.
• Los hallazgos concilian las observaciones sísmicas con las restricciones experimentales sobre el ancho de la transición de fase de perovskita a post-perovskita.