地核析出 SiO$_2$ 在地幔中的弥散
地球与行星天体物理
2018-01-09 v1 地球物理
摘要
SiO 可能在地球吸积早期阶段核形成之后直接排出地核，并持续至今日。鉴于 SiO 相对于地核及最下地幔的低密度，我们考察了 SiO 在核幔边界（CMB）的聚集及其通过浮力上升并入地幔的过程。如今，若 SiO 的黏度比下地幔物质高 100–10000 倍，则由核幔边界处黏性瑞利-泰勒不稳定性形成的 SiO 底辟体尺寸将使其以直径 100 m – 10 km 的包裹体形式被扫入地幔。在核形成后快速散热的早地球条件下，直径约 1 km 的 SiO 底辟体可独立于地幔流动上升至上浮中性浮力层位，并因本身高黏度与中性浮力而被滞留于此。我们通过假设在岩浆洋底部条件下 Si+O 饱和来估算 SiO 产量，发现在一定条件范围内，弥散体在下地幔部分可达高达 8.5 vol.% 的体积占比。如此低的浓度下，其对总体积地震波速的影响在观测地震学不确定性之内。然而，其存在可解释下地幔中小尺度散射，源于这些体的大速度反差。我们得出结论：浅下地幔（700–1500 km 深度）可能蕴藏早地球时期释放的 SiO。
引用
@article{arxiv.1801.01991,
title = {Core-exsolved SiO$_2$ dispersal in the Earth's mantle},
author = {G. Helffrich and M. D. Ballmer and K. Hirose},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.01991},
year = {2018}
}