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地球:地球マントル中のP波速度に対する相転移の影響

Nature 454, 7207 doi: 10.1038/nature07230

地球内部の地震波速度は、圧力と応力の摂動に対する構成鉱物集合体の応答によって左右される。地震波の圧力によって体積を減少させる相転移が進めば、実効体積弾性率は大幅に低下する。したがって、相転移が平衡に達するために必要な時間とサンプリング周期との比較は、そのような二相領域内におけるP波の軟化と減衰を明らかにするのに重要である。しかし、このような現象を実験的に評価することは、地球深部と同様の条件下でのデータが必要なために困難である。本論文では、シンクロトロンを利用した実験データを提示し、カンラン石とリングウッダイトの二相ループでの体積弾性率の軟化は100 sの時間スケールで起きることを示す。圧力摂動の振幅と粒子サイズが地球内部で予想されるスケールであれば、深さ410 km、520 kmの不連続面、およびおそらく660 kmの不連続面におけるP波の速度は、これまで予想されていたよりもかなり遅い可能性がある。この観測結果をアルミニウムが支配的である相転移に一般化すると、マントル上部1,000 kmの全域にわたって大きな速度の摂動が存在する可能性が出てくる。

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