Крупные провинции с низкой скоростью сдвига
Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Анимация, показывающая LLSVP, полученные с помощью сейсмической томографии [1]

Крупные провинции с низкой скоростью сдвига , LLSVP , также называемые LLVP или суперплюмы , являются характерными структурами частей самой нижней мантии (области, окружающей внешнее ядро ) Земли. [2] Эти провинции характеризуются медленными скоростями поперечных волн и были обнаружены сейсмической томографией глубин Земли. Есть две основные провинции: африканская LLSVP и тихоокеанская LLSVP. Оба простираются в латеральном направлении на тысячи километров и, возможно, на 1000 километров по вертикали от границы ядро-мантия.. Тихоокеанский LLSVP имеет ширину 3000 км и лежит в основе четырех горячих точек, которые предполагают наличие нескольких мантийных плюмов под ними. [3] Эти зоны составляют около 8% объема мантии (6% Земли). [1] Другие названия LLSVP включают суперсвалы , термохимические сваи или скрытые резервуары . Некоторые из этих названий, однако, в большей степени объясняют их геодинамические или геохимические эффекты, в то время как многие вопросы по поводу их природы остаются.

Сейсмологические ограничения

LLSVP были обнаружены в полномантийных сейсмотомографических моделях скорости сдвига как медленные элементы в самой нижней части мантии под Африкой и Тихим океаном. Границы этих функций кажутся довольно согласованными для разных моделей при применении объективной кластеризации k-средних . [4] Глобальная сферическая гармоническая структура второй степени сильна и соответствует своим наименьшим моментам инерции вместе с двумя LLSVP. Это означает, что, используя скорости поперечных волн, установленные местоположения LLSVP не только проверяются, но и возникает устойчивая картина мантийной конвекции. Эта стабильная конфигурация отвечает за геометрию движения плит на поверхности, а также за мантийную конвекцию. [5]Другое название структуры степени два, слой нижней мантии толщиной примерно 200 км непосредственно над границей ядро-мантия (CMB), - это D ″ («двойное число D» или «простое число D»). [6] LLSVP расположены вокруг экватора, но в основном в южном полушарии. Модели глобальной томографии по своей сути приводят к гладким деталям; локальное моделирование объемных волн , однако, показало, что LLSVP имеют резкие границы. [7] Резкость границ затрудняет объяснение особенностей только температурой; LLSVP должны быть различны по составу, чтобы объяснить скачок скорости.Зоны сверхнизких скоростей (ULVZ) в меньших масштабах были обнаружены в основном на краях этих LLSVP.[8]

Плотность этих регионов была определена с помощью твердого земного прилива. Две нижние трети на 0,5% плотнее основной части мантии. Однако приливная томография не может точно сказать, как распределяется избыточная масса. Чрезмерная плотность может быть из-за первичного материала или субдуцированных океанических плит. [9]

Возможное происхождение

В настоящее время ведущей гипотезой для LLSVP является накопление субдуцированных океанических плит. Это соответствует местоположению известных кладбищ плит , окружающих Тихоокеанский LLSVP. Считается, что эти кладбища являются причиной аномалий высокоскоростных зон, окружающих Тихоокеанский LLSVP, и, как полагают, образовались зонами субдукции, которые существовали задолго до рассеяния - около 750 миллионов лет назад - суперконтинента Родиния . Благодаря фазовому превращению температура частично расплавит плиты, образуя плотный тяжелый расплав, который объединяется и образует зону сверхнизкой скорости .(ULVZ) структуры на дне границы ядро-мантия ближе к LLSVP, чем кладбища плит. Остальной материал затем уносится вверх из-за химической плавучести и способствует высокому содержанию базальта в срединно-океаническом хребте . Результирующее движение формирует небольшие скопления маленьких плюмов прямо над границей ядро-мантия, которые объединяются, образуя более крупные плюмы, а затем вносят свой вклад в суперплюмы. В этом сценарии Тихоокеанский и Африканский LLSVP изначально создаются в результате выброса тепла из ядра (4000 K) в гораздо более холодную мантию (2000 K), переработанная литосфера является только топливом, которое помогает управлять конвекцией суперплюма. Поскольку ядру Земли было бы трудно поддерживать такое высокое тепло само по себе, это подтверждает существование радиогенных нуклидов .в ядре, а также указание на то, что если плодородная субдуцированная литосфера перестанет погружаться в местах, предпочтительных для потребления суперплюма, это будет означать гибель этого суперплюма. [3]

Второе предполагаемое происхождение LLSVP заключается в том, что их образование связано с гипотезой гигантского удара , согласно которой Луна образовалась после столкновения Земли с телом размером с планету под названием Тейя . Гипотеза предполагает, что LLSVP - это фрагменты мантии Тейи, которые просочились к границе ядра и мантии Земли. Более высокая плотность фрагментов мантии связана с их обогащением оксидом железа (II) по сравнению с остальной частью мантии Земли. Этот более высокий состав оксида железа (II) также согласуется с изотопной геохимией лунных образцов, а также базальтов океанических островов, лежащих над LLSVP. [10]

Динамика

Геодинамические модели мантийной конвекции включают композиционный отличительный материал. Материал имеет тенденцию собираться гребнями или кучками. [8] При включении реалистичных прошлых движений плит в моделирование, материал уносится в местах, которые очень похожи на нынешнее расположение LLSVP. [11] Эти места также соответствуют известным местам кладбища плит , упомянутым в разделе происхождения. Эти типы моделей, а также наблюдение, что структура второй степени LLSVP ортогональна пути истинного полярного блуждания ., предполагают, что эти структуры мантии оставались стабильными в течение длительного времени. Это геометрическое соотношение также согласуется с положением суперконтинента Пангеи и формированием нынешней структуры геоида из-за разрушения континентов из-за сверхъестественного колодца внизу. [5] Однако тепла от активной зоны недостаточно для поддержания энергии, необходимой для подпитки суперплюма (ов), расположенных на LLSVP. Происходит фазовый переход от перовскита к постперовскиту.из нижнего колодца (плит), вызывающего экзотермическую реакцию. Эта экзотермическая реакция помогает нагреть LLSVP, но ее недостаточно, чтобы учесть общую энергию, необходимую для ее поддержания. Таким образом, предполагается, что материал с кладбища плит может стать чрезвычайно плотным и образовывать большие лужи концентрата расплава, обогащенного ураном , торием и калием . Считается, что эти концентрированные радиогенные элементы обеспечивают необходимые высокие температуры. Итак, появление и исчезновение кладбищ плит предсказывает рождение и смерть LLSVP, потенциально изменяя динамику всей тектоники плит. [3]

Смотрите также

  • Superswell

использованная литература

  1. ^ a b Коттаар; Лекич (2016). «Морфология структур нижней мантии» . Международный геофизический журнал . 207 (2): 1122–1136. Bibcode : 2016GeoJI.207.1122C . DOI : 10.1093 / gji / ggw324 .
  2. ^ Гарнеро, Макнамара, Шим (2016). «Аномальные зоны размером с континент с низкой сейсмической скоростью у основания мантии Земли». Природа Геонауки . 9 (7): 481–489. Bibcode : 2016NatGe ... 9..481G . DOI : 10,1038 / ngeo2733 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ a b c Маруяма; Сантош; Чжао (4 июня 2006 г.). «Суперплюм, суперконтинент и постперовскит: динамика мантии и тектоника антиплит на границе Ядро-Мантия» . Исследования Гондваны . 11 (1–2): 7–37. Bibcode : 2007GondR..11 .... 7M . DOI : 10.1016 / j.gr.2006.06.003 . Проверено 17 августа 2006 года .
  4. ^ Lekic, V .; Cottaar, S .; Дзевонски А. и Романович Б. (2012). «Кластерный анализ глобальной нижней мантии». Письма о Земле и планетах . EPSL. 357–358: 68–77. Bibcode : 2012E и PSL.357 ... 68L . DOI : 10.1016 / j.epsl.2012.09.014 .
  5. ^ a b Дзевонски AM; Lekic, V .; Романович, Б. (2010). «Структура якоря мантии: аргумент в пользу восходящей тектоники» (PDF) . EPSL.
  6. Перейти ↑ WR Peltier (2007). "Динамика мантии и влияние слоя D постперовскитовой фазы" (PDF) . В Кей Хиросе; Джон Бродхольт; Том Лэй; Дэвид Юэн (ред.). Постперовскит: последний фазовый переход в мантии; Том 174 в Геофизических монографиях AGU . Американский геофизический союз . С. 217–227. ISBN 978-0-87590-439-9.
  7. ^ К, А .; Романович, Б .; Capdeville, Y .; Такеучи, Н. (2005). «Трехмерные эффекты резких границ на границах Африканского и Тихоокеанского суперплюмов: наблюдение и моделирование». Письма о Земле и планетах . EPSL. 233 (1–2): 137–153. Bibcode : 2005E & PSL.233..137T . DOI : 10.1016 / j.epsl.2005.01.037 .
  8. ^ а б Макнамара, AM; Гарнеро, Э.Дж.; Рост, С. (2010). «Отслеживание глубинных мантийных резервуаров с зонами сверхнизких скоростей» (PDF) . EPSL.
  9. ^ Лау, Харриет CP; Митровица, Джерри X .; Дэвис, Джеймс Л .; Тромп, Джерун; Ян, Синь-Инь; Аль-Аттар, Давид (15 ноября 2017 г.). «Приливная томография ограничивает плавучесть глубокой мантии Земли» . Природа . 551 (7680): 321–326. Bibcode : 2017Natur.551..321L . DOI : 10,1038 / природа24452 . PMID 29144451 . S2CID 4147594 .  
  10. ^ Юань, Цянь; Ли, Минмин; Деш, Стивен Дж .; Ко, Пёнкван (2021 г.). «Гигантское происхождение удара для крупных провинций с низкой скоростью сдвига» (PDF) . 52-я Конференция по изучению Луны и планет . Проверено 27 марта 2021 года .
  11. ^ Steinberger, B .; Торсвик, TH (2012). «Геодинамическая модель плюмов на окраинах крупных провинций с низкой скоростью сдвига» (PDF) . G ^ 3.

внешняя ссылка

  • Гарнеро, Э. (21–23 марта 2013 г.). Возможные резервуары радиоактивности в глубокой мантии (PDF) . Neutrino Geoscience 2013. Такаяма, Япония.
Получено с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Large_low-shear-velocity_provinces&oldid=1037349596 .
Contribute a better translation