在地球核心-地幔边界的地震速度异常的核心起源
Suyu Fu1,2, Stella Chariton3, Vitali B Prakapenka3
1School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Tempe, AZ, USA. fsyxhy@gmail.com.
在外核中由引起的铁晶体沉可能解释了核心-地幔边界 (CMB) 的地震异常. 这种核心驱动的工艺既占核心刚性区域,也占潜在的超低速度区域 (ULVZ).
科学领域:
- 地质学和行星科学
- 高压矿物实验物理
- 地球核心的组成和动态
背景情况:
- 地震研究揭示了核心-地幔边界 (CMB) 的异常,包括超低速度区域 (ULVZ) 和核心刚性区域.
- 虽然ULVZ通常与地幔过程有关,但CMB异常的核心起源仍然不明.
- 铁-- (Fe-Si-H) 在极端压力和温度下与外核相关的化行为没有得到很好的描述.
研究的目的:
- 在高压条件下研究Fe-Si合金在的存在下化和结晶的行为.
- 确定核心过程是否可以解释核心-地幔边界观察到的地震异常.
- 为核心硬区和ULVZ探索一个统一的核心驱动机制.
主要方法:
- 使用激光加热的钻石细胞将Fe-9wt%Si合金与置于高达125GPa的压力和高达3,700K的温度下.
- 使用先进的实验技术分析了所得到的晶体相及其组成.
- 在地震观测和地球深层模型的背景下解释实验结果.
主要成果:
- 从化Fe-Si-H中观察到B2FeSi的结晶.
- 显著增加了融入B2FeSi晶体,同时保持在液态状态.
- 由此产生的富Si B2 FeSi晶体是稳定的,比周围的液体密度小,并且可以沉并向CMB浮动.
结论:
- 在外核中由促成的B2FeSi沉为核心刚性异常提供了合理的核心驱动起源.
- 这些富含的晶体,如果被纳入地幔,可以解释CMB上方观察到的一些ULVZ.
- 这种统一的核心驱动场景也为海洋岛屿玄武岩中类似于核心的同位素特征提供了潜在的解释.
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