Bullen 参数作为下地幔自旋交叉的地震学观测量
地球物理
2017-10-25 v1
摘要
铁方镁石中自旋交叉产生的弹性异常已通过第一性原理计算和高温高压实验得到记录。然而，这种自旋交叉在下地幔中的预测特征非常微弱，难以在地幔内进行地球物理观测。事实上，在深部地幔的地震学研究中，尚未识别出与自旋转变相关的全球地震异常。需要一个灵敏的地震学参数来确定这种自旋交叉特征的存在与幅度。本文针对下地幔内的一系列成分、温度剖面和温度横向变化，评估了自旋交叉对 Bullen 参数 的影响。对于典型的地幔温度，与铁方镁石中自旋交叉相关的速度异常跨越了 1,000 km 附近深度范围。计算表明，Bullen 参数的正偏移在深部下地幔的较宽深度范围内存在，最大幅度约为 0.03：这些偏移在橄榄岩和方辉橄榄岩成分中最大。在具有较大横向温度变化的模型下地幔中，以及相对于热上涌具有更长横向长度尺度的冷下沉区域，这些偏移的幅度最高。我们得出结论，对于地球物理相关成分，由于铁方镁石中自旋交叉导致的 Bullen 参数预测偏差可能足够大，足以在该参数的精确地震反演中分辨，并可能为下地幔深处的温度横向变化和深部铁方镁石的含量提供线索。
引用
@article{arxiv.1707.08636,
title = {Bullen's parameter as a seismic observable for spin crossovers in the lower mantle},
author = {Juan J. Valencia-Cardona and Quentin Williams and Gaurav Shukla and Renata M. Wentzcovitch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.08636},
year = {2017}
}