Las zonas de velocidad ultrabaja (ULVZ) son parches en el límite entre el núcleo y el manto que tienen velocidades sísmicas extremadamente bajas . Las zonas están mapeadas para tener cientos de kilómetros de diámetro y decenas de kilómetros de espesor. Sus velocidades de onda de corte pueden ser hasta un 30% más bajas que el material circundante. La composición y el origen de las zonas siguen siendo inciertos. Las zonas parecen correlacionarse con los bordes de las grandes provincias de baja velocidad de corte (LLSVP) de África y el Pacífico [1] , así como con la ubicación de los puntos críticos . [2] [3]
Descubrimiento y limitaciones
Las ULVZ se descubren por el retraso y la dispersión de las ondas corporales que se reflejan y difractan o son refractadas por el límite entre el núcleo y el manto . Los diferentes tipos de ondas corporales dan diferentes restricciones sobre las dimensiones o los contrastes de velocidad del ULVZ. Aunque las ULVZ se descubren en algunos lugares, sigue siendo difícil trazar un mapa de su extensión y limitar su densidad y velocidad. Por lo general, existen compensaciones entre varios parámetros. Sin embargo, en general, las ULVZ parecen tener de cien a mil kilómetros de ancho y decenas de kilómetros de espesor (aunque las ULVZ existentes más delgadas o más pequeñas podrían caer por debajo de la resolución de la sismología). La reducción de la velocidad de la onda de corte es del orden de -10 a -30% y la reducción de la velocidad de la onda de compresión tiende a ser más débil. [3] [4] [5]
Composición y origen
Se plantea la hipótesis de que las ULVZ están enriquecidas en hierro , están parcialmente fundidas [6] o una combinación de ambas, o son el resultado de la presencia de carbono. [7] Se han propuesto diferentes escenarios para el enriquecimiento de hierro: el hierro podría estar goteando del núcleo, [8] haberse acumulado durante la subducción pasada , [9] o ser remanentes de un océano de magma basal . [10] Tanto la perovskita de silicato [11] como la periclasa [12] (que se cree que están presentes en el manto más bajo) muestran velocidades reducidas al aumentar el hierro a estas presiones y temperaturas.
Los experimentos con hierro y agua en las condiciones presentes forman un peróxido de hierro FeO 2 H x que contribuirá a ULVZ. [13]
Distribución y dinámica
Las ULVZ tienen una densidad más alta que su entorno para permanecer estables en el límite entre el núcleo y el manto. En una configuración general de convección del manto, el contraste de densidad, así como la cantidad de material disponible, controlarían la morfología / forma del ULVZ. [14] Hasta ahora se ha encontrado una gama de tamaños para ULVZ. [15]
La ubicación y la forma de las ULVZ también se pueden controlar mediante la presencia de pilas termoquímicas (o LLSVP ). El material ULVZ más denso se amontona en los bordes de estas pilas. [1]
ULVZ hawaiano
El ULVZ hawaiano parece ser el ULVZ más grande mapeado hasta la fecha. [4] Se asienta en el límite entre el núcleo y el manto ligeramente al oeste del hotspot hawaiano en el límite norte de la gran provincia del Pacífico de baja velocidad de corte . Se traza un mapa de aproximadamente 1000 km de ancho y 20 km de alto. Su gran relación de aspecto sugiere dinámicamente que es muy denso. [14] La reducción de la velocidad de la onda de corte es de aproximadamente un 20% en comparación con el material circundante. Sigue siendo especulativo si existe una correlación entre este gran ULVZ y la presencia del flujo de punto caliente más fuerte en la superficie; potencialmente, el ULVZ podría ser un ancla para una pluma de manto completo.
Samoa ULVZ
Samoa es otra zona de velocidad mega ultrabaja que se encuentra directamente debajo del punto de acceso de Samoa . [5] [16] Esta zona tiene aproximadamente 800 por 250 km (aproximadamente el tamaño de Florida) y tiene entre 10 y 15 km de altura. Su material parece un 45% más lento en la velocidad de la onda de corte, un 15% más lento en la velocidad de la onda de compresión y un 10% más denso. Además, el ULVZ parece estar en un espacio del Pacífico LLSVP [17] (no representado en la ilustración aquí), lo que lleva a la hipótesis de que este material lento es empujado hacia el centro por grandes pilas circundantes.
Referencias
- ↑ a b McNamara, Allen K .; Garnero, Edward J .; Rost, Sebastián (2010). "Seguimiento de depósitos de manto profundo con zonas de velocidad ultrabaja". Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 299 (1–2): 1–9. Bibcode : 2010E y PSL.299 .... 1M . doi : 10.1016 / j.epsl.2010.07.042 .
- ^ Czechowski L. (1993). El origen de los puntos calientes y la capa D ”. En: Montag H., Reigber C. (eds) Geodesy and Physics of the Earth. Simposios de la Asociación Internacional de Geodesia, vol 112.
- ^ a b Williams, Q. (1998). "Una correlación entre velocidades basales ultrabajas en el manto y puntos calientes". Ciencia . 281 (5376): 546–549. Código Bibliográfico : 1998Sci ... 281..546W . doi : 10.1126 / science.281.5376.546 .
- ^ a b Cottaar, Sanne; Romanowicz, Barbara (2012). "Un ULVZ inusualmente grande en la base del manto cerca de Hawai". Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 355–356: 213–222. Bibcode : 2012E y PSL.355..213C . doi : 10.1016 / j.epsl.2012.09.005 .
- ^ a b Thorne, Michael S .; Garnero, Edward J .; Jahnke, Gunnar; Igel, Heiner; McNamara, Allen K. (2013). "Mega zona de ultra baja velocidad y flujo de manto". Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 364 : 59–67. Bibcode : 2013E y PSL.364 ... 59T . doi : 10.1016 / j.epsl.2012.12.034 .
- ^ Williams, Q .; Garnero, EJ (1996). "Evidencia sísmica de derretimiento parcial en la base del manto de la Tierra" . Ciencia . 273 (5281): 1528-1530. Código Bibliográfico : 1996Sci ... 273.1528W . doi : 10.1126 / science.273.5281.1528 .
- ^ Marcondes, ML; Justo, JF; Assali, LVC (2016). "Carbonatos a altas presiones: posibles portadores de depósitos de carbono profundo en el manto inferior de la Tierra". Physical Review B . 94 (10): 104112. Código Bibliográfico : 2016PhRvB..94j4112M . doi : 10.1103 / PhysRevB.94.104112 .
- ^ Otsuka, K .; Karato, S. (2012). "Profunda penetración de hierro fundido en el manto provocada por una inestabilidad morfológica". Naturaleza . 492 (7428): 243–246. Código bibliográfico : 2012Natur.492..243O . doi : 10.1038 / nature11663 . PMID 23235879 .
- ^ Dobson, DP; Brodholt, JP (2005). "Formaciones de hierro en bandas subducidas como fuente de zonas de velocidad ultrabaja en el límite entre el núcleo y el manto". Naturaleza . 434 (7031): 371–374. Código Bib : 2005Natur.434..371D . doi : 10.1038 / nature03430 . PMID 15772658 .
- ^ Labrosse, S .; Hernlund, JW; Coltice, N. (2007). "Un océano de magma denso cristalizado en la base del manto de la Tierra". Naturaleza . 450 (7171): 866–869. Código Bib : 2007Natur.450..866L . doi : 10.1038 / nature06355 . PMID 18064010 .
- ^ Mao, WL; Mao, HK; Sturhahn, W .; Zhao, J .; Prakapenka, VB; Meng, Y .; Shu, J .; Fei, Y .; Hemley, RJ (2006). "Post-perovskita rica en hierro y el origen de las zonas de velocidad ultrabaja". Ciencia . 312 (5773): 564–565. Código bibliográfico : 2006Sci ... 312..564M . doi : 10.1126 / science.1123442 . PMID 16645091 .
- ^ Mechas, J. (2013). Velocidades del sonido y ecuación de estado de O rico en hierro (Mg, Fe) (Tesis). Instituto de Tecnología de California . doi : 10.7907 / Z94B2Z98 .
- ^ Liu, Jin; Hu, Qingyang; Young Kim, pato; Wu, Zhongqing; Wang, Wenzhong; Xiao, Yuming; Chow, Paul; Meng, Yue; Prakapenka, Vitali B .; Mao, Ho-Kwang; Mao, Wendy L. (2017). "Peróxido de hierro portador de hidrógeno y el origen de las zonas de ultra baja velocidad". Naturaleza . 551 (7681): 494–497. Código Bib : 2017Natur.551..494L . doi : 10.1038 / nature24461 . PMID 29168804 .
- ^ a b Bower, Dan J .; Wicks, June K .; Gurnis, Michael; Jackson, Jennifer M. (2011). "Un modelo de física mineral y geodinámica de una zona de ultra baja velocidad de estado sólido". Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 303 (3–4): 193–202. Código bibliográfico : 2011E y PSL.303..193B . doi : 10.1016 / j.epsl.2010.12.035 .
- ^ Torsvik, Trond H .; Smethurst, Mark A .; Burke, Kevin; Steinberger, Bernhard (2006). "Grandes provincias ígneas generadas a partir de los márgenes de las grandes provincias de baja velocidad en el manto profundo". Revista Geofísica Internacional. 167 (3): 1447-1460. Código Bibliográfico: 2006GeoJI.167.1447T. doi: 10.1111 / j.1365-
- ^ "¿Está la Tierra cocinando otro súper volcán?" . npr.org . Radio Pública Nacional.
- ^ Él, Yumei; Wen, Lianxing (2009). "Características estructurales y estructura de velocidad de corte de la" Anomalía del Pacífico " " . Revista de Investigación Geofísica: Tierra sólida . 114 (B2): B02309. Código Bibliográfico : 2009JGRB..114.2309H . doi : 10.1029 / 2008JB005814 .