Из Википедии, бесплатной 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 конкретные размеры 3000 км в поперечнике и на 300 метров выше, чем окружающее дно океана, и расположен над четырьмя горячими точками, которые предполагают наличие множества мантийных плюмов под ними. [3] Эти зоны составляют около 8% объема мантии (6% Земли). [1] Другие названия LLSVP включают суперкарты , 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 [ править ]

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 при использовании скоростей поперечных волн установленные местоположения LLSVP не только проверяются, но и возникает устойчивая картина мантийной конвекции. Эта устойчивая 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; Однако локальное моделирование объемных волн показало, что LLSVP имеют резкие границы. [7] Резкость границ затрудняет объяснение особенностей только температурой; LLSVP должны отличаться 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 [ править ]

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 зоны высоких скоростей, 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 уровню базальта, обнаруженному на срединно-океаническом хребте . Результирующее движение формирует небольшие скопления маленьких плюмов прямо над границей ядро-мантия, которые объединяются в более крупные плюмы, а затем вносят 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]

Динамика [ править ]

Геодинамические модели мантийной конвекции включают композиционный отличительный материал. Материал имеет тенденцию собираться гребнями или кучками. [8] При включении в моделирование реалистичных движений плит в прошлом , материал уносится в местах, которые очень похожи на нынешнее расположение LLSVP. [10] 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 этого недостаточно, чтобы учесть общую энергию, необходимую для его 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 необходимую высокую температуру. Итак, появление и исчезновение кладбищ плит предсказывает рождение и смерть LLSVP, потенциально изменяя динамику всей тектоники плит. [3]

Ссылки [ править ]

  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» . Гондванские исследования . 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. ^ WR Пельтье (2007). «Динамика мантии и влияние слоя D постперовскитовой фазы» (PDF) . В Кей Хиросе; Джон Бродхольт; Том Лэй; Дэвид Юэн (ред.). Постперовскит: последний фазовый переход 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 и 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 / nature24452 . PMID 29144451 . S2CID 4147594 .  
  10. ^ Steinberger, B .; Торсвик, TH (2012). «Геодинамическая модель плюмов с окраин крупных провинций с низкой скоростью сдвига» (PDF) . G ^ 3.

Внешние ссылки [ править ]

  • http://www.awa.tohoku.ac.jp/geoscience2013/wp-content/uploads/2012/08/NGS2013_Mar23_Ed.pdf