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地球:最下部マントルの地震学的性質を説明する際のポストペロブスカイト相の有効性

Nature 438, 7070 doi: 10.1038/nature04345

マントル最下層(D")の化学的、レオロジー的、電磁気学的性質を絞り込むことは、地球のマントルと核の形成とダイナミクスを解明する上で重要である。この層の地震学的に観測されたさまざまな特徴が生じる原因を説明するために、核とマントルの相互作用、沈み込んだ物質の残骸の存在、そしてD"を鉱物相の転移が起きる場所とするなどの数多くの仮説が提案されている。鉱物相の転移を考える仮説は、核マントル境界近傍の温度圧力条件下でMgSiO3ペロブスカイト(下部マントルの最も主要な相と考えられている)が相転移するという最近見つかった証拠によって復活した。本論文では、マントル最下部の温度圧力下で実施したMgSiO3のペロブスカイトとポストペロブスカイトの結晶多形のab initioモデリングと地震学的モデリングを組み合わせてマントル最下部の地震学的性質を説明することにより、この「ポストペロブスカイト」相の有効性を調べた。ポストペロブスカイトモデルはD"不連続面の形状と場所、粗密波(P波)モデルとねじれ波(S波)モデルの見かけ上の差違、そしてさらに深部にある弱い不連続面の観測を説明できることがわかった。また、下部マントルのS波速度異方性の地域的変化は、MgSiO3ペロブスカイトについて考えられている相転移と矛盾しないことも計算からわかった。

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