Geofysiske observationer afslører vandfordelingen og effekten i Jordens kappe

Professor Eiji Ohtani fra Tohoku University, Japan, opsummerede indholdet, fordeling og virkning af vand i jordens kappe, udgivet i National Science Review .

Hvad er "vand i kappen"?

Brint er det mest udbredte grundstof i vores solsystem. I jorden, hydrogen findes som damp i atmosfæren, vand og is i havet, superkritiske væsker i vulkaner og jordskorpen, hydroxyler i vandholdige og nominelt vandfrie mineraler i jordskorpen og kappen, proton og hydroxyl (OH) i magmaer, og brint i metallisk jern i Jordens kerne.

Brint og vand spiller vigtige roller i dynamikken i Jordens indre. De sænker klippernes indre friktion og forårsager jordskælv og brud. Vand genererer magma ved at sænke smeltetemperaturen for silikater i kappen. Vand blødgør sten og forbedrer kappens konvektion.

Hvor meget "vand i kappen" er der? Hvordan virker det?

Seismiske og elektriske ledningsevneobservationer kombineret med eksperimentelle mineralfysiske data om lydhastighed og elektrisk ledningsevne af mineraler tyder på en overgangszone, der er hydreret i det mindste lokalt. Kontinentale og oceaniske sedimentkomponenter sammen med basalt- og peridotitkomponenterne kan blive lagret i mantelovergangszonen. Områder med lav seismisk hastighed er blevet rapporteret omkring 410 km under nogle pladekonvergerende områder. Disse områder kan være forårsaget af eksistensen af ​​tætte flygtige rige magmaer.

Vand kan føres længere ind i den nederste kappe ved nedsænkning af pladerne på grund af gravitationel ustabilitet. De uregelmæssige Q- og Vs -områder kan oprettes øverst på den nederste kappe. Dehydrering fra pladerne producerer væsker eller vandholdige smelter i dette område på grund af en stor forskel i vandopløseligheden mellem overgangszonen og nedre kappesamlinger. Selvom vandholdige magmaer uden tæthedskrydsning kan undslippe opad, kontinuerlig nedstigning af pladerne forårsager dehydrering fra pladerne og producerer lav Q- og Vs-områder i den lave del af den nedre kappe. Den Δ-H faste opløsning AlO ₂ H-MgSiO ₄ H ₂ er en væsentlig transportør af vand ind i den nedre kappe. Hydrogenbindingssymmetriiseringen kunne forekomme i forskellige vandholdige faser stabile i kappen.

Kerne-kappe-grænsen (CMB) er et område, hvor omfattende reaktion mellem vand og jern kan forekomme. Den Δ-H faste opløsning er stabil over for CMB-betingelserne. Derfor, denne vandfase fører vand ind i bunden af ​​den nedre kappe og også ind i kernen. Pyrit FeO ₂ Hx kan dannes på grund af en reaktion mellem kernen og hydratiserede plader ved CMB. Denne fase kunne være en potentiel kandidat, der eksisterer på ULVZ. Dannelse af FeO ₂ Hx og dets nedbrydning på grund af dets termiske ustabilitet ved CMB kan forårsage globale geodynamiske hændelser.