
新研究表明,地球上岩石地幔的深處是海洋的價值,被鎖定在一種名為Ringwoodite的礦物質中。
該研究的結果將幫助科學家了解地球的水週期,以及如何板塊構造研究人員說,在地球表面和室內儲層之間移動水。
這地球的地幔是地球的核心和地殼之間的熱岩石層。科學家長期以來一直懷疑地幔的所謂過渡區位於地球上和下地幔層之間,在地球表面以下255至410英里(410至660公里)之間,可能包含被困在稀有礦物質的水。但是,到目前為止,缺乏這種水的直接證據。 [查看水豐富的林木和地球層的圖像這是給出的
看看過渡區是否真的是深水水庫,研究人員進行了關於水富林木的實驗,分析了穿過美國下地幔的地震波,並研究了數值模型。他們發現,當向下流動的地幔材料越過過渡區和下地幔層之間的邊界時正在熔化。
新墨西哥大學的地震學家,今天(6月12日)在《科學雜誌》上發表的新研究的合著者,新墨西哥州的合著者布蘭登·施曼特(Brandon Schmandt)說:“如果我們看到這種融化,那麼必須在過渡區中有這種水。” “過渡區可以容納大量的水,並且可能具有與所有水一樣的H2O [水]世界的海洋”(熔化是消除水的一種方法,在地球下層的條件下,這種水是不穩定的。)
水豐富的礦物
Ringwoodite是一種罕見的礦物質類型,在非常高的壓力和溫度下,例如在地幔過渡區中的礦物質形成。實驗室研究表明,礦物質可以含有水,不作為液體,冰或蒸氣的水。取而代之的是,它被困在林木的分子結構中,作為氫氧化物離子(鍵氧和氫原子)。
3月,另一個研究小組發現了一個地幔的異常鑽石包含液壓林木。儘管發現過渡區可能含有大量水,但它是地幔科學家的第一個也是唯一的林木標本(所有其他樣品都是在實驗室中或在隕石中發現的),並且可能無法代表其他地幔林木。 [發光:令人眼花礦標本的照片這是給出的
施曼特告訴《 Live Science》:“現在,我們是一對一的,因為那個林木有一些H2O,但我們不知道這是否正常。”因此,伊利諾伊州西北大學的施明特和地球物理學家史蒂文·雅各布森(Steven Jacobsen)著手觀察地測試其他地幔林木是否還含有水。
研究人員知道,林木的晶體結構允許過渡區保持水,但是如果材料越過邊界向下地幔移動(由於壓力和溫度的增加),則該結構會發生變化。由於下地幔中礦物質的結構無法像林木那樣捕獲水,所以施曼特和雅各布森認為,隨著岩石從過渡區流到下層地幔時,岩石會融化。施曼特說:“融化只是擺脫水的一種機制。”
為了檢驗這一假設,Jacobsen及其同事進行了實驗實驗,以模擬會發生什麼過渡區Ringwoodite在進入地球時更深入。他們合成了液壓林木,並通過用激光加熱並將其壓縮在硬木,砧片狀鑽石之間,從而在過渡區域重現了它在過渡區域所經歷的溫度和壓力。
然後,使用他們的設置,他們慢慢增加了溫度和壓力,以模仿下層中的條件。林木岩變成了另一種稱為矽酸鹽鈣鈦礦的礦物,透射電子顯微鏡表明,礦物質含有矽酸鹽在鈣鈦礦的單晶周圍融化。
施曼特說:“這告訴我們的是,是否在過渡區有類似的水合林木被拖下來,我們希望它會產生熔體。” “因為融化改變了地震波的傳播方式,所以這是我可以(使用地震儀)尋找的目標。”
找到融化
使用EarthScope USArray施曼特(Schmandt)是整個美國的便攜式地震米網絡,分析了地震波從過渡區傳遞到下層。他發現海浪在越過下層壁架上時放慢了速度,這表明熔體存在於邊界中。重要的是,地震速度的降低並非到處都發生 - 如研究人員所預測的那樣,模型僅在材料從過渡區向下向下流動到下地幔的情況下,波速下降。 [信息圖:地球最高的山口到最深的海溝這是給出的
施曼特說,在邊界中產生的熔體可能會向上流動,返回可以容納水的礦物質。
“ [研究]為過渡區在控制深層氫的融化行為和氫氣中所扮演的重要作用提供了重要的實驗支持,”艾伯塔大學不參與該作品的地幔地球運動員格雷厄姆·皮爾森(Graham Pearson)在一封電子郵件中告訴《現場科學》。
俄勒岡州立大學的地球物理學家安娜·凱爾伯特(Anna Kelbert)也沒有參與研究,他指出,科學家以前已經使用了許多方法來尋找地球室內水庫的證據,但這是研究人員首次在過渡區的底部尋找潛在的融化來尋找水庫的線索。凱爾伯特說:“它為這個問題提供了重要的多學科觀點。” “這對我們對地幔深處俯衝板的行為的理解以及我們對地球上的整體水預算/分配的理解具有重要意義。”
施曼特希望現在能夠分析來自全球其他地區的地震數據,並了解地幔融化的融化程度。這將使研究人員能夠查看北美下面的地幔的俯衝歷史,還是地球板的俯衝歷史是否有些特別。
新發現還將幫助科學家更好地了解地球的水週期。施曼特說:“我們現在的地表水來自熔融岩石的脫氣。它來自地球的原始岩石成分。” “還有多少水在地球內今天相對於表面? ”
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