Teckningen av gränsen mellan kärna och mantel visar uttorkning av plattor och hydratisering av omgivande mantel. Kredit:©Science China Press
Professor Eiji Ohtani från Tohoku University, Japan, sammanfattade innehållet, vattenfördelning och effekt i jordens mantel, publiceras i National Science Review .
Vad är "vatten i manteln"?
Väte är det vanligaste grundämnet i vårt solsystem. I jorden, väte finns som ånga i atmosfären, vatten och is i havet, superkritiska vätskor i vulkaner och jordskorpan, hydroxyler i vattenhaltiga och nominellt vattenfria mineraler i jordskorpan och manteln, proton och hydroxyl (OH) i magma, och väte i metalliskt järn i jordens kärna.
Väte och vatten spelar viktiga roller i dynamiken i jordens inre. De sänker den inre friktionen hos stenar och orsakar jordbävningar och sprickbildning. Vatten genererar magma genom att sänka smälttemperaturen för silikater i manteln. Vatten mjukar upp stenar och förbättrar mantelkonvektion.
Hur mycket "vatten i manteln" finns det? Hur fungerar det?
Seismiska och elektriska konduktivitetsobservationer i kombination med experimentella mineralfysiska data om ljudhastighet och elektrisk konduktivitet hos mineraler tyder på en övergångszon som är hydrerad åtminstone lokalt. Kontinentala och oceaniska sedimentkomponenter tillsammans med basalt- och peridotkomponenterna kan lagras i mantelövergångszonen. Regioner med låg seismisk hastighet har rapporterats vid cirka 410 km under vissa plattkonvergerande regioner. Dessa regioner kan orsakas av förekomsten av täta flyktiga rika magmas.
Vatten kan föras längre in i den nedre manteln genom att sänka plattorna på grund av gravitationsinstabilitet. De anomala Q- och Vs-områdena kan skapas i toppen av den nedre manteln. Uttorkning från plattorna producerar vätskor eller vattenhaltiga smältor i denna region på grund av en stor skillnad i vattenlösligheten mellan övergångszonen och lägre mantelaggregat. Även om vattenhaltiga magma utan densitetsövergång kan fly uppåt, kontinuerlig nedstigning av plattorna orsakar uttorkning från plattorna och producerar låga Q- och Vs-områden vid den grunda delen av den nedre manteln. Δ-H fast lösning AlO 2 H-MgSiO 4 H 2 är en viktig bärare av vatten i den nedre manteln. Vätebindningssymmetriseringen kan ske i olika vattenhaltiga faser stabila i manteln.
Kärn-mantelgränsen (CMB) är ett område där omfattande reaktioner mellan vatten och järn kan inträffa. Den fasta Δ-H-lösningen är stabil mot CMB-förhållandena. Därför, denna vattenhaltiga fas leder vatten in i basen av den nedre manteln och även in i kärnan. Pyrit FeO 2 Hx kan bildas på grund av en reaktion mellan kärnan och hydratiserade plattor vid CMB. Denna fas kan vara en potentiell kandidat som finns på ULVZ. Bildning av FeO 2 Hx och dess nedbrytning på grund av dess termiska instabilitet vid CMB kan orsaka globala geodynamiska händelser.
