Зона перехода (Земля)

Часть мантии Земли.

Переходная зона — это часть мантии Земли , которая расположена между нижней и верхней мантией , наиболее строго между глубинами сейсмических разрывов примерно от 410 до 660 километров (от 250 до 410 миль), но более широко определяется как зона, охватывающая эти разрывы, т. е. между глубиной примерно от 300 до 850 километров (от 190 до 530 миль). ^{[1] Твердая, каменистая} мантия Земли , включая переходную зону мантии (часто сокращенно MTZ), состоит в основном из перидотита , ультраосновной магматической породы .

Мантия была разделена на верхнюю мантию, переходную зону и нижнюю мантию в результате внезапных разрывов сейсмической скорости на глубинах 410 и 660 километров (250 и 410 миль). Считается ^{[ кем? ]} , что это происходит в результате перегруппировки зерен в оливине (который составляет большую часть перидотита) на глубине 410 километров (250 миль), чтобы сформировать более плотную кристаллическую структуру в результате увеличения давления с увеличением глубины. Ниже глубины 660 километров (410 миль) данные свидетельствуют о том, что из-за изменений давления минералы рингвудита изменяются в две новые более плотные фазы, бриджманит и периклаз. Это можно увидеть с помощью объемных волн от землетрясений , которые преобразуются, отражаются или преломляются на границе и предсказываются с помощью физики минералов , поскольку изменения фаз зависят от температуры и плотности и, следовательно, от глубины.

410 км разрыв – фазовый переход

Пик наблюдается в сейсмологических данных на глубине около 410 километров (250 миль), как предсказывает переход от α- к β-Mg ₂ SiO ₄ ( оливина к вадслеиту ). От склона Клапейрона это изменение, как предсказывается, происходит на меньших глубинах в холодных регионах, например, там, где субдукционные плиты проникают в переходную зону, и на больших глубинах в более теплых регионах, например, там, где мантийные плюмы проходят через переходную зону. ^[2] Поэтому точная глубина «разрыва 410 км» может варьироваться.

660 км разрыв – фазовый переход

Разрыв в 660 км появляется в предшественниках PP (волна, которая отражается от разрыва один раз) только в определенных регионах, но всегда проявляется в предшественниках SS. Он виден как одиночные и двойные отражения в функциях приемника для преобразований P в S в широком диапазоне глубин (640–720 километров или 400–450 миль). Склон Клапейрона предсказывает более глубокий разрыв в холодных регионах и более мелкий разрыв в горячих регионах. ^[2] Этот разрыв обычно связан с переходом от рингвудита к бриджманиту и периклазу . ^[3] Это термодинамически эндотермическая реакция, которая создает скачок вязкости. Обе характеристики заставляют этот фазовый переход играть важную роль в геодинамических моделях. Холодный нисходящий материал может накапливаться на этом переходе. ^[4]

Другие разрывы

Существует еще один крупный фазовый переход, предсказанный на глубине 520 километров (320 миль) для перехода оливина (β в γ) и граната в пиролитовой мантии. ^[5] Этот переход наблюдался лишь спорадически в сейсмологических данных. ^[6]

Были предложены и другие неглобальные фазовые переходы на разных глубинах. ^{[2] [7]}

Ссылки

1. Goes, Saskia (2022). «Композиционная неоднородность в переходной зоне мантии». Nature Reviews Earth & Environment . 3 : 533-550. doi :10.1038/s43017-022-00312-w.
2. Fowler, CMR (2005). Твердая Земля: Введение в глобальную геофизику (2-е изд.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-89307-7.^{[ нужна страница ]}
3. Ито, Э.; Такахаши, Э. (1989). «Постшпинельные превращения в системе Mg2SiO4–Fe2SiO4 и некоторые геофизические последствия». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 94 (B8): 10637–10646. Bibcode : 1989JGR....9410637I. doi : 10.1029/jb094ib08p10637.
4. Fukao, Y.; Obayashi, M. (2013). «Субдуцированные плиты, застывшие выше, проникающие сквозь и застрявшие ниже 660-километровой границы». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 118 (11): 5920–5938. Bibcode : 2013JGRB..118.5920F. doi : 10.1002/2013jb010466 . S2CID  129872709.
5. Deuss, Arwen; Woodhouse, John (12 октября 2001 г.). «Сейсмические наблюдения расщепления разрыва средней переходной зоны в мантии Земли». Science . 294 (5541): 354–357. Bibcode :2001Sci...294..354D. doi :10.1126/science.1063524. ISSN  0036-8075. PMID  11598296. S2CID  28563140.
6. Егоркин, А.В. (1 января 1997 г.). «Доказательства разрыва цепи на 520 км». В Фуксе, Карл (ред.). Неоднородности верхней мантии по данным активной и пассивной сейсмологии . Серия НАТО ASI. Спрингер Нидерланды. стр. 51–61. дои : 10.1007/978-94-015-8979-6_4. ISBN 9789048149667.
7. Хан, Амир; Дешам, Фредерик (28 апреля 2015 г.). Гетерогенная мантия Земли: геофизическая, геодинамическая и геохимическая перспектива. Springer. ISBN 9783319156279.