피롤라이트

Pyrolite

피롤라이트는 지구 맨틀의 모델 구성을 특징짓는 데 사용되는 용어다.이 모델은 피롤라이트 선원이 부분 용해로 중간-오션 능선 현무암을 생산할 수 있다는 점에 기초하고 있다.[1][2]처음에는 테드 링우드(1962)[3]에 의해 현무암 1부, 둔무 4부로 제안되었으나, 후에 탈리아틱 현무암 1부, 둔무 3부로 수정되었다.[1][4]이 용어는 PYR-oxene과 OL-ivine이라는 미네랄 이름에서 유래되었다.[5]그러나, 피롤라이트가 지구의 맨틀을 대표하는지 여부는 여전히 논쟁의 여지가 있다.[6]

화학적 구성 및 위상 전환

그림.1 최대 1000km 깊이의 화연성 맨틀의 미네랄 볼륨 비율.[7][8]Ol: 올리빈, Opx: Orthopyroxene, Cpx: clinopyroxene, Gt: gart: gart: wadsleyite, Ring: ringwoodite, Pv: pv: perropericlase; Ca-Pv: perovskite.


피롤라이트의 주요 요소 구성은 약 44.71%(wt%) SiO2, 3.98wt% AlO23, 8.18% FeO, 3.17% CaO, 38.73wt% MgO, 0.13wt% NaO이다2.[9]

1) 피롤릭 어퍼 맨틀은 주로 올리빈(~60 부피 퍼센트(vol%)), 크리노피록센(clinopyroxene), 오르토피록센, 가넷(garnet)으로 구성되어 있다.[7]Pyroxene은 점차 가넷으로 용해되어 큰 가넷을 형성했다.[10]

2) 피롤리틱 맨틀 전환 구역은 주로 60%의 올리빈 폴리모르프(와들리이트, 링우드라이트)와 ~40%의 메이저리틱 가넷으로 구성된다.맨틀 전환 구역의 상단 경계와 하단 경계는 주로 올리빈-와들리이트 전환과 링우드-페로브스카이트 전환으로 표시된다.

3) 피롤리텍 하부 맨틀은 주로 마그네슘 페로브스카이트(~80볼%), 페로퍼클라아제(~13볼%), 칼슘 페로브스카이트(~7%)로 구성된다.또한 포스트 페로브스카이트는 하부 맨틀 하단에 나타날 수 있다.

지진 속도 및 밀도 특성

그림 2 1600K 단층 지오르템을[2] 따라 피롤라이트의 Vp 및 Vs 프로파일
그림 3 1600 K 단열 지오르템을[2] 따른 피롤라이트의 밀도 프로파일

1600K 단열 지오템을 따라 피롤라이트의 P파 및 S파 속도(Vp 및 Vs)는 그림 2와 같으며,[2] 밀도 프로파일은 그림 3과 같다.[2]

상부 맨틀과 맨틀 전환 구역(약 410km)의 경계에서, 피롤라이트 모델에서 Vp, Vs, 밀도가 각각 ~6%, ~4% 상승하는데, 주로 올리빈 와들리이트 위상 전환에 기인한다.[2][11]

맨틀 전환 구역과 하부 맨틀, Vp, Vs 및 밀도 점프의 경계가 각각 피롤라이트 모델에서 ~3%, ~6%, ~6%씩 증가한다.[2]더 많은 탄력성 매개변수를 사용할 수 있게 되면, 피롤라이트의 Vp, Vs 및 밀도 프로파일이 업데이트될 것이다.

단점

피롤라이트가 주변 맨틀을 대표할 수 있을지는 여전히 논의되고 있다.

지질학적 측면에서는 피롤라이트 가설이 주요 원소 및 일부 임의적 가정(예: 현무암 양과 선원의 용해)에 기초하기 때문에 중간-오션 리지 바살트의 미량 원소 또는 동위원소 데이터를 만족시키지 못한다.[1]그것은 또한 맨틀 이질성을 위반할 수도 있다.[12]

지구물리학적 측면에서, 일부 연구는 피롤라이트의 내진 속도가 지구 내부의 관측된 지구 지진 모델(PREM 등)과 잘 일치하지 않는다고 제안하는 반면, 일부 연구는 피롤라이트 모델을 지지한다.[13]

기타 맨틀 록 모델

그림 4. 250-500km 깊이에서[14] MORB 변환 eclogite의 광물 비율

지구의 맨틀을 위한 다른 암석 모델들이 있다.

(1) Piclogite: 올리빈 농축 피롤라이트와는 대조적으로, 피크로사이트는 전환 구역의 지진 속도 관측에 더 잘 일치하도록 제안된 올리빈 불량 모델(약 20% 올리빈)이다.[15][16]Piclogite 위상 구성은 20% 올리빈 + 80% 에클로게이트와 유사하다.[17]

(2) Eclogite는 약 60 km 깊이의 중간-오션 능선 현무암에서 변형되며,[18] 주로 서브덕티드 슬래브 안에 있는 지구의 맨틀에 존재한다.주로 가넷과 크리노피록센(주로 옴파카이트)으로 구성되며, 최대 수심이 500km(그림 4)에 이른다.

(3) 하츠부르그나이트(Harzburgite)는 주로 해양 암석권의 중간-오션 리지 현무암층 아래에 존재하며, 하위 유도 해양 암석권과 함께 깊은 맨틀 속으로 들어갈 수 있다.위상 구성은 피롤라이트와 유사하지만, 피롤라이트에 비해 올리빈 비율(~70볼%)이 높다.[19]

전체적으로, 피롤라이트와 피크로지트는 둘 다 주변 맨틀의 암석 모델이고, 에클로기이트와 하즈버그라이트는 아덕티드 해양 암석권의 암석 모델이다.피롤라이트가 부분적으로 녹는 것으로 형성된 대양 암석권은 주로 현무암층, 하츠부르크산층, 그리고 위에서 아래로 고갈된 피롤라이트로 이루어져 있다.[20]서브덕티드 해양 석회암은 주위 맨틀(피롤라이트)과 성분(에클로게이트, 하츠부르크라이트)이 다르기 때문에 지구 맨틀의 이질성에 기여한다.[2][14]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c Anderson, Don L. (1989-01-01). Theory of the Earth. Boston, MA: Blackwell Scientific Publications. ISBN 978-0-86542-335-0.
  2. ^ a b c d e f g h Xu, Wenbo; Lithgow-Bertelloni, Carolina; Stixrude, Lars; Ritsema, Jeroen (October 2008). "The effect of bulk composition and temperature on mantle seismic structure". Earth and Planetary Science Letters. 275 (1–2): 70–79. doi:10.1016/j.epsl.2008.08.012. ISSN 0012-821X.
  3. ^ Ringwood, A. E. (Feb 1962). "A model for the upper mantle". Journal of Geophysical Research. 67 (2): 857–867. doi:10.1029/jz067i002p00857. ISSN 0148-0227.
  4. ^ Ringwood, A.E.; Major, Alan (Sep 1966). "High-pressure transformations in pyroxenes". Earth and Planetary Science Letters. 1 (5): 351–357. doi:10.1016/0012-821x(66)90023-9. ISSN 0012-821X.
  5. ^ D.H. 그린.피롤라이트인: 암염학.지구과학 백과사전.스프링거, 1989년
  6. ^ a b Katsura, Tomoo; Shatskiy, Anton; Manthilake, M. A. Geeth M.; Zhai, Shuangmeng; Yamazaki, Daisuke; Matsuzaki, Takuya; Yoshino, Takashi; Yoneda, Akira; Ito, Eiji; Sugita, Mitsuhiro; Tomioka, Natotaka (2009-06-12). "P-V-Trelations of wadsleyite determined by in situ X-ray diffraction in a large-volume high-pressure apparatus". Geophysical Research Letters. 36 (11). doi:10.1029/2009gl038107. ISSN 0094-8276.
  7. ^ a b Frost, Daniel J. (2008-06-01). "The Upper Mantle and Transition Zone". Elements. 4 (3): 171–176. doi:10.2113/GSELEMENTS.4.3.171. ISSN 1811-5209.
  8. ^ Stixrude, Lars; Lithgow‐Bertelloni, Carolina (2005). "Mineralogy and elasticity of the oceanic upper mantle: Origin of the low-velocity zone". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 110 (B3). doi:10.1029/2004JB002965. ISSN 2156-2202.
  9. ^ Workman, Rhea K.; Hart, Stanley R. (Feb 2005). "Major and trace element composition of the depleted MORB mantle (DMM)". Earth and Planetary Science Letters. 231 (1–2): 53–72. doi:10.1016/j.epsl.2004.12.005. ISSN 0012-821X.
  10. ^ Irifune, Tetsuo (May 1987). "An experimental investigation of the pyroxene-garnet transformation in a pyrolite composition and its bearing on the constitution of the mantle". Physics of the Earth and Planetary Interiors. 45 (4): 324–336. doi:10.1016/0031-9201(87)90040-9. ISSN 0031-9201.
  11. ^ SAWAMOTO, H.; WEIDNER, D. J.; SASAKI, S.; KUMAZAWA, M. (1984-05-18). "Single-Crystal Elastic Properties of the Modified Spinel (Beta) Phase of Magnesium Orthosilicate". Science. 224 (4650): 749–751. doi:10.1126/science.224.4650.749. ISSN 0036-8075. PMID 17780624.
  12. ^ 돈 L. 앤더슨, 새로운 지구론, 캠브리지 대학 출판부, 2007년 2월 2일, 페이지 193 ISBN 978-0-521-84959-3
  13. ^ Irifune, T.; Higo, Y.; Inoue, T.; Kono, Y.; Ohfuji, H.; Funakoshi, K. (2008). "Sound velocities of majorite garnet and the composition of the mantle transition region". Nature. 451 (7180): 814–817. doi:10.1038/nature06551. ISSN 0028-0836. PMID 18273016.
  14. ^ a b Hao, Ming; Zhang, Jin S.; Pierotti, Caroline E.; Zhou, Wen-Yi; Zhang, Dongzhou; Dera, Przemyslaw (Aug 2020). "The seismically fastest chemical heterogeneity in the Earth's deep upper mantle—implications from the single-crystal thermoelastic properties of jadeite". Earth and Planetary Science Letters. 543: 116345. doi:10.1016/j.epsl.2020.116345. ISSN 0012-821X.
  15. ^ Bass, Jay D.; Anderson, Don L. (Mar 1984). "Composition of the upper mantle: Geophysical tests of two petrological models". Geophysical Research Letters. 11 (3): 229–232. doi:10.1029/gl011i003p00229. ISSN 0094-8276.
  16. ^ Bass, Jay D.; Anderson, Don L. (1988), "Composition of the upper mantle: Geophysical tests of two petrological models", Elastic Properties and Equations of State, Washington, D. C.: American Geophysical Union, pp. 513–516, doi:10.1029/sp026p0513, ISBN 0-87590-240-5, retrieved 2020-10-03
  17. ^ Irifunea, T.; Ringwood, A. E. (1987), "Phase transformations in primitive MORB and pyrolite compositions to 25 GPa and some geophysical implications", High‐Pressure Research in Mineral Physics: A Volume in Honor of Syun‐iti Akimoto, Washington, D. C.: American Geophysical Union, pp. 231–242, doi:10.1029/gm039p0231, ISBN 0-87590-066-6, retrieved 2020-10-03
  18. ^ Makar, A. B.; McMartin, K. E.; Palese, M.; Tephly, T. R. (Jun 1975). "Formate assay in body fluids: application in methanol poisoning". Biochemical Medicine. 13 (2): 117–126. doi:10.1016/0006-2944(75)90147-7. ISSN 0006-2944. PMID 1.
  19. ^ Ishii, Takayuki; Kojitani, Hiroshi; Akaogi, Masaki (Apr 2019). "Phase Relations of Harzburgite and MORB up to the Uppermost Lower Mantle Conditions: Precise Comparison With Pyrolite by Multisample Cell High‐Pressure Experiments With Implication to Dynamics of Subducted Slabs". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 124 (4): 3491–3507. doi:10.1029/2018jb016749. ISSN 2169-9313.
  20. ^ Ringwood, A. E.; Irifune, T. (Jan 1988). "Nature of the 650–km seismic discontinuity: implications for mantle dynamics and differentiation". Nature. 331 (6152): 131–136. doi:10.1038/331131a0. ISSN 1476-4687.