초저속대

Ultra low velocity zone

초저속 영역(ULVZ)은 내진 속도가 매우 낮은 코어-망틀 경계의 패치다.그 구역들은 지름이 수백 킬로미터, 두께가 수십 킬로미터로 지도되어 있다.전단파 속도는 주변 재료보다 최대 30% 낮을 수 있다.그 지역의 구성과 기원은 여전히 불확실하다.이 지역은 아프리카와 태평양 거대 저성층 지방([1]LLSVP)의 가장자리뿐만 아니라 핫스팟의 위치와도 관련이 있는 것으로 보인다.[2] [3]

검색 및 제약

ULVZ는 코어-망틀 경계에 의해 반사 및 확산되거나 굴절되는 체파의 지연과 산란에 의해 발견된다.체파 유형에 따라 ULVZ의 치수 또는 속도 대조에 서로 다른 제약을 가한다.ULVZ가 군데군데 발견돼도 그 범위를 정확히 파악해 밀도와 속도를 제약하는 것은 여전히 어려운 일이다.일반적으로 다양한 변수들 사이의 균형은 존재한다.그러나 일반적으로 ULVZ는 가로 100~천 킬로미터, 세로 수십 킬로미터로 나타난다(기존의 더 얇거나 더 작은 ULVZ는 지진학 해상도 아래로 떨어질 수 있지만).전단파 속도 감소는 -10 ~ -30%이며 압축파 속도 감소는 약해지는 경향이 있다.[3][4][5]

구성 및 기원

ULVZ는 철로 농축되거나 부분적으로 용해되거나[6] 둘 모두의 조합 또는 탄소의 존재의 결과로 가정된다.[7]철의 농축을 위해 다양한 시나리오가 제안되었다: 철은 핵에서 새고 있거나,[8] 과거의 전도에 걸쳐 축적되어 있거나,[9] 기저 마그마 바다의 잔해일 수 있다.[10]규산염 페로브스카이트와[11] 페리클라아제[12](가장 낮은 맨틀에 존재하는 것으로 생각됨)는 이러한 압력과 온도에서 철이 증가하면서 속도가 감소하는 것을 보여준다.

존재하는 조건에서 철과 물을 이용한 실험은 ULVZ에 기여할 과산화철 FeOHx를2 형성한다.[13]

분배 및 역학

ULVZ는 주변보다 밀도가 높아 코어-망틀 경계에서 안정적으로 유지된다.일반적인 맨틀 대류 설정에서, 사용 가능한 물질의 양과 밀도 대비는 ULVZ의 형태학/모형을 제어한다.[14]지금까지 ULVZ의 다양한 크기가 발견되었다.[15]ULVZ의 위치와 모양도 열화학 말뚝(또는 LLSVP)의 존재에 의해 제어될 수 있다.보다 밀도가 높은 ULVZ 재료는 이 더미의 가장자리에서 겹겹이 쌓인다.[1]

하와이언 ULVZ

하와이 ULVZ는 현재까지 매핑된 ULVZ 중 가장 큰 것으로 보인다.[4]그것은 태평양의 큰 저층-저층-속도성의 북쪽 경계에 있는 하와이 핫스팟의 서쪽으로 약간 떨어진 중심-망토 경계선에 위치한다.그것은 대략 가로 1000km, 세로 20km로 지도되어 있다.가로 세로 비율이 크다는 것은 매우 밀도가 높다는 것을 역동적으로 시사한다.[14]전단파 속도 감소는 주변 소재 대비 약 20% 수준이다.이 큰 ULVZ와 표면에 가장 강력한 핫스폿 플럭스의 존재 사이에 상관관계가 있는지는 여전히 추측할 수 있다; 잠재적으로 ULVZ는 전망성 플룸의 앵커일 수 있다.

지구 중심부에 있는 초저속지대(빨간색 구조물)와 태평양 대형 저전단속도 지방(빨간색 투명도)의 만화(파란색)

사모아 ULVZ

사모안은 사모아 핫스팟 바로 아래에 있는 또 다른 초대형 초저속 지역이다.[5][16]이 구역은 대략 800 X 250 km(플로리다 크기)이며 높이는 10–15 km이다.그것의 재료는 전단파 속도가 45%, 압축파 속도가 15%, 밀도가 10% 느리게 나타난다.덧붙여 ULVZ는 태평양 LLSVP의 틈새(여기 그림에는 나타나지 않음)에 놓여 있는 것으로 나타나, 이 느린 물질은 큰 말뚝을 둘러싸고 중앙으로 밀린다는 가설을 낳는다.

참조

  1. ^ a b McNamara, Allen K.; Garnero, Edward J.; Rost, Sebastian (2010). "Tracking deep mantle reservoirs with ultra-low velocity zones". Earth and Planetary Science Letters. 299 (1–2): 1–9. Bibcode:2010E&PSL.299....1M. doi:10.1016/j.epsl.2010.07.042.
  2. ^ 체코프스키 L.(1993)핫스팟의 기원 및 D" 레이어.In: Montag H, Reigber C. (eds) Geodsy 및 Physics of the Earth.국제지질심포비아 협회, vol 112.
  3. ^ a b Williams, Q. (1998). "A Correlation Between Ultra-Low Basal Velocities in the Mantle and Hot Spots". Science. 281 (5376): 546–549. Bibcode:1998Sci...281..546W. doi:10.1126/science.281.5376.546.
  4. ^ a b Cottaar, Sanne; Romanowicz, Barbara (2012). "An unusually large ULVZ at the base of the mantle near Hawaii". Earth and Planetary Science Letters. 355–356: 213–222. Bibcode:2012E&PSL.355..213C. doi:10.1016/j.epsl.2012.09.005.
  5. ^ a b Thorne, Michael S.; Garnero, Edward J.; Jahnke, Gunnar; Igel, Heiner; McNamara, Allen K. (2013). "Mega ultra low velocity zone and mantle flow". Earth and Planetary Science Letters. 364: 59–67. Bibcode:2013E&PSL.364...59T. doi:10.1016/j.epsl.2012.12.034.
  6. ^ Williams, Q.; Garnero, E. J. (1996). "Seismic Evidence for Partial Melt at the Base of Earth's Mantle". Science. 273 (5281): 1528–1530. Bibcode:1996Sci...273.1528W. doi:10.1126/science.273.5281.1528.
  7. ^ Marcondes, M. L.; Justo, J. F.; Assali, L. V. C. (2016). "Carbonates at high pressures: Possible carriers for deep carbon reservoirs in the Earth's lower mantle". Physical Review B. 94 (10): 104112. Bibcode:2016PhRvB..94j4112M. doi:10.1103/PhysRevB.94.104112.
  8. ^ Otsuka, K.; Karato, S. (2012). "Deep penetration of molten iron into the mantle caused by a morphological instability". Nature. 492 (7428): 243–246. Bibcode:2012Natur.492..243O. doi:10.1038/nature11663. PMID 23235879.
  9. ^ Dobson, D. P.; Brodholt, J. P. (2005). "Subducted banded iron formations as a source of ultralow-velocity zones at the core–mantle boundary". Nature. 434 (7031): 371–374. Bibcode:2005Natur.434..371D. doi:10.1038/nature03430. PMID 15772658.
  10. ^ Labrosse, S.; Hernlund, J. W.; Coltice, N. (2007). "A crystallizing dense magma ocean at the base of the Earth's mantle". Nature. 450 (7171): 866–869. Bibcode:2007Natur.450..866L. doi:10.1038/nature06355. PMID 18064010.
  11. ^ Mao, W. L.; Mao, H. K.; Sturhahn, W.; Zhao, J.; Prakapenka, V. B.; Meng, Y.; Shu, J.; Fei, Y.; Hemley, R. J. (2006). "Iron-Rich Post-Perovskite and the Origin of Ultralow-Velocity Zones". Science. 312 (5773): 564–565. Bibcode:2006Sci...312..564M. doi:10.1126/science.1123442. PMID 16645091.
  12. ^ Wicks, J. (2013). Sound velocities and equation of state of iron-rich (Mg,Fe)O (Thesis). California Institute of Technology. doi:10.7907/Z94B2Z98.
  13. ^ Liu, Jin; Hu, Qingyang; Young Kim, Duck; Wu, Zhongqing; Wang, Wenzhong; Xiao, Yuming; Chow, Paul; Meng, Yue; Prakapenka, Vitali B.; Mao, Ho-Kwang; Mao, Wendy L. (2017). "Hydrogen-bearing iron peroxide and the origin of ultralow-velocity zones". Nature. 551 (7681): 494–497. Bibcode:2017Natur.551..494L. doi:10.1038/nature24461. PMID 29168804.
  14. ^ a b Bower, Dan J.; Wicks, June K.; Gurnis, Michael; Jackson, Jennifer M. (2011). "A geodynamic and mineral physics model of a solid-state ultralow-velocity zone". Earth and Planetary Science Letters. 303 (3–4): 193–202. Bibcode:2011E&PSL.303..193B. doi:10.1016/j.epsl.2010.12.035.
  15. ^ Torsbik, Trond H, Smethurst, Mark A;버크, 케빈, 스타인버거, 베른하르트(2006)"심층 맨틀에 있는 거대 저속도의 지방들의 여백에서 생성된 거대 화성 지방들"지구물리학 저널 인터내셔널167 (3): 1447–1460.비코드:2006GeoJI.167.14447T. doi:10.111/j.1365-
  16. ^ "Is The Earth Cooking Up Another Super Volcano?". npr.org. National Public Radio.
  17. ^ He, Yumei; Wen, Lianxing (2009). "Structural features and shear-velocity structure of the "Pacific Anomaly"". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 114 (B2): B02309. Bibcode:2009JGRB..114.2309H. doi:10.1029/2008JB005814.