水力学驱动的浮力控制了岩幔过渡区瞬态水存储
地球物理
2026-02-17 v1
摘要
岩幔过渡区 (MTZ) 中的自由相 (wadsleyite, ringwoodite) 可含有最高可达1-2 weight percent的水。然而，这些MTZ中的水储库是否被填满存在争议。本文通过使用新开发的深部水润化岩石熔解经验模型结合2D热液-力-化学 (THMC) 上层岩石模型来研究MTZ中的水动力学。数值建模结果表明，水力学驱动的浮力触发了MTZ中水润固态岩石上升的发展。在数十万年的时间尺度上，这些上升物抵达并与自由相-橄榄石相变相互作用。 Depending on these thermal-chemical plumes的水含量和温度，这一穿越可能触发水释放从wadsleyite到橄榄石转换中的水润熔解。熔体比固体基质更稀疏，以diapir或porosity waives形式继续向上升。类似的脱水诱导熔解过程也发生在下MTZ边界，水润下升物（如俘获的板块）通过MTZ产生浮力熔体diapir。我们因此建议，MTZ作为瞬态水储库。相对较小的水量（小于0.1 weight percent，小于0.2 ocean masses）以及地质学中适中的持续时间 (80-430 Myr) 应为MTZ的瞬态水存储的特征，这可能在稳定类地类行星表面洋cean质量方面发挥关键作用。
引用
@article{arxiv.2602.13820,
title = {Water-induced buoyancy controls transient water storage in the mantle transition zone},
author = {Taras V. Gerya and Nickolas M. Bardi and Shun-ichiro Karato and Motohiko Murakami},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.13820},
year = {2026}
}
备注
26 Pages, 13 Figures, 2 Tables, submitted to Nature (under review)