地球下地幔中铁方镁石与 Bridgmanite 之间的铁分配
材料科学
2017-04-06 v1
摘要
地球下地幔通常被认为是地震学和化学上均一的，因为在预期的压温条件下，大多数关键地震参数可以使用简化的矿物学模型来解释。然而，近期的高分辨率层析成像图像揭示了下地幔中下部存在地震和化学分层。迄今为止，对成分分层和地震非均质性的机制，特别是它们与下地幔中铁的价态之间的关系，仍知之甚少。我们为下地幔条件构建了一个完整且综合的铁铝化学热力学模型，从该模型中浮现出了下地幔价态、自旋和成分剖面的分层图景。在这一图景中，下地幔具有一个上区域，包含富 Fe3+ 的 Bridgmanite、高自旋铁方镁石和金属铁；以及一个下区域，包含低自旋、富铁的铁方镁石，与贫铁的 Bridgmanite 共存，且几乎没有金属铁。这两个区域之间的过渡发生在约 1600km 深度处，由铁方镁石中的自旋相变驱动，这显著改变了铁的分配和价态，使其有利于铁方镁石中的 Fe2+，并抑制了 Fe3+ 和金属铁的形成。这些变化导致下地幔中部体声速降低 3-4%，并在最下部地幔处密度增加约 1%。预测的化学和地震分层下地幔与传统均一模型截然不同。
关键词
引用
@article{arxiv.1704.01140,
title = {Iron Partitioning between Ferropericlase and Bridgmanite in the Earth's Lower Mantle},
author = {Shenzhen Xu and Jung-Fu Lin and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.01140},
year = {2017}
}