最も熱いマントルの羽根によって引き寄せられた原始のヘリウム
M G Jackson1, J G Konter2, T W Becker3
1University of California Santa Barbara, Department of Earth Science, Santa Barbara, California 93106-9630, USA.
火山の溶岩のヘリウムイソトープは より熱く浮遊するマントルの羽根が 地球の奥深くから原始的なヘリウムを運ぶことを示しています ヘリウムシグネチャーの違いを説明する 深いマントルの材料が不足しています
科学分野:
- 地化学
- 地理学
- 初期の地球過程
背景:
- 火山の溶岩に含まれるヘリウム同位体 (3He/4He) は,地球の奥深くにある原始貯蔵庫の痕跡を示している.
- 高濃度の3He/4Heはホットスポット・ラバ (例えばハワイ) で見られ,上部マントルの中部海のベースルトの低い濃度と対照的である.
- ある仮説によると,マントルの深層の羽根は高-3He/4He物質をホットスポットに運ぶが,すべてのホットスポットが高比率を示すわけではない.
研究 の 目的:
- ホットスポット浮力,地震異常,そしてヘリウム同位体変動の関係を調査する.
- 特定のホットスポットで 3He/4Heの比率が高いという仮説を検証する.
- マントルの羽根による原始物質の引き寄せメカニズムを理解する.
主な方法:
- ホットスポットラバの3He/4He同位体の比率の分析.
- ホットスポット浮力フローの測定
- シェア波速度データを用いて上層マントルの低速地震異常との相関.
主要な成果:
- 最も高い最大3He/4He比を持つホットスポットは,高い浮力フロースを示し,上層マントルの低速の地震異常を覆う.
- 3He/4Heの値が高くなり 深いマントルの物質が 引きずり込まれていることを示しています
- 低温で浮力性が低い羽根は 高-3He/4He物質を 引きずり込まないので 密度が高く 深いマントルに存在することを示唆している.
結論:
- 高-3He/4He物質とマントルの他の構成要素の密度の差が,羽根の引き寄せを制御する.
- 密度が高い原始ヘリウムを 深いマントルから運ぶことができるのです
- このメカニズムは,マントルのコンベクションから隔離された地球深層の古代地化学的異常の保存を説明します.
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