เขตเปลี่ยนผ่าน (โลก)

ส่วนหนึ่งของชั้นแมนเทิลของโลก

เขตเปลี่ยนผ่านคือส่วนหนึ่งของเนื้อ โลกที่ตั้งอยู่ระหว่าง เนื้อ โลก ส่วนล่างและส่วนบนโดยส่วนใหญ่อยู่ระหว่างความลึกของความไม่ต่อเนื่องของแผ่นดินไหวประมาณ 410 ถึง 660 กิโลเมตร (250 ถึง 410 ไมล์) แต่โดยกว้างกว่านั้นจะเป็นโซนที่ครอบคลุมความไม่ต่อเนื่องเหล่านั้น กล่าวคือ ระหว่างความลึกประมาณ 300 ถึง 850 กิโลเมตร (190 ถึง 530 ไมล์) ^[1]เนื้อโลกที่เป็นหินแข็งรวมทั้งเขตเปลี่ยนผ่านเนื้อโลก (มักย่อว่า MTZ) ประกอบด้วยเพอริโดไทต์ เป็นหลัก ซึ่งเป็นหินอัคนีอัลตรา มาฟิก

แมนเทิลแบ่งออกเป็นแมนเทิลบน โซนทรานสิชั่น และแมนเทิลล่าง อันเป็นผลจาก ความไม่ต่อเนื่องของความเร็ว แผ่นดินไหว อย่างกะทันหัน ที่ความลึก 410 และ 660 กิโลเมตร (250 และ 410 ไมล์) ซึ่งเชื่อกันว่า^{[ โดยใคร? ]}เกิดขึ้นอันเป็นผลจากการจัดเรียงใหม่ของเมล็ดพืชในโอลิวีน (ซึ่งประกอบด้วยเพอริโดไทต์จำนวนมาก) ที่ความลึก 410 กิโลเมตร (250 ไมล์) เพื่อสร้างโครงสร้างผลึกที่หนาแน่นขึ้นอันเป็นผลจากการเพิ่มขึ้นของแรงดันเมื่อความลึกเพิ่มขึ้น ต่ำกว่าความลึก 660 กิโลเมตร (410 ไมล์) หลักฐานชี้ให้เห็นว่าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงแรงดัน แร่ริงวูดไดต์จึงเปลี่ยนเป็นเฟสที่หนาแน่นขึ้นสองเฟสใหม่ คือ บริดจ์มาไนต์และเพอริเคลส ซึ่งสามารถมองเห็นได้โดยใช้คลื่นตัวกลางจากแผ่นดินไหวซึ่งจะถูกแปลง สะท้อน หรือหักเหที่ขอบเขต และทำนายจากฟิสิกส์ของแร่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเฟสขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความหนาแน่น จึงขึ้นอยู่กับความลึกด้วย

ระยะไม่ต่อเนื่อง 410 กม. – การเปลี่ยนเฟส

จุดสูงสุดนั้นเห็นได้จากข้อมูลแผ่นดินไหวที่ระยะประมาณ 410 กิโลเมตร (250 ไมล์) ตามที่คาดการณ์ไว้จากการเปลี่ยนจาก α- ไปเป็น β-Mg ₂ SiO ₄ ( โอลิวีนไปเป็นวาดสลีย์ ) จากความลาดชันของ Clapeyronคาดว่าการเปลี่ยนแปลงนี้จะเกิดขึ้นที่ระดับความลึกที่ตื้นกว่าในพื้นที่หนาวเย็น เช่น ในบริเวณที่ แผ่นเปลือกโลก มุดตัวเข้าไปในเขตเปลี่ยนผ่าน และที่ระดับความลึกที่มากขึ้นในพื้นที่ที่อุ่นกว่า เช่น ในบริเวณที่กลุ่มแมนเทิลเคลื่อนผ่านเขตเปลี่ยนผ่าน^[2]ดังนั้น ความลึกที่แน่นอนของ "ความไม่ต่อเนื่อง 410 กิโลเมตร" จึงอาจแตกต่างกันได้

ระยะไม่ต่อเนื่อง 660 กม. – การเปลี่ยนเฟส

ความไม่ต่อเนื่อง 660 กม. ปรากฏในสารตั้งต้น PP (คลื่นที่สะท้อนออกจากความไม่ต่อเนื่องเพียงครั้งเดียว) เฉพาะในบางภูมิภาคเท่านั้น แต่มักจะปรากฏในสารตั้งต้น SS เสมอ จะเห็นเป็นการสะท้อนเดี่ยวและคู่ในฟังก์ชันตัวรับสำหรับการแปลง P เป็น S ในช่วงความลึกที่กว้าง (640–720 กิโลเมตรหรือ 400–450 ไมล์) ความลาดชันของ Clapeyron ทำนายความไม่ต่อเนื่องที่ลึกกว่าในภูมิภาคที่หนาวเย็น และความไม่ต่อเนื่องที่ตื้นกว่าในภูมิภาคที่ร้อน^[2]โดยทั่วไป ความไม่ต่อเนื่องนี้เชื่อมโยงกับการเปลี่ยนผ่านจากริงวูดไดต์ไปเป็นบริดจ์แมไนต์และเพอริเคลส [ ^3]นี่คือปฏิกิริยาดูดความร้อนทางอุณหพลศาสตร์และสร้างการกระโดดของความหนืด ลักษณะทั้งสองประการทำให้การเปลี่ยนผ่านสถานะ นี้ มีบทบาทสำคัญในแบบจำลองทางธรณีพลศาสตร์ วัสดุที่ไหลลงสู่เบื้องล่างที่เย็นอาจเกิดการพังทลายในการเปลี่ยนผ่านนี้^[4]

ความไม่ต่อเนื่องอื่น ๆ

มีการคาดการณ์ว่าจะมีการเปลี่ยนเฟสสำคัญอีกประการหนึ่งที่ระยะทาง 520 กิโลเมตร (320 ไมล์) สำหรับการเปลี่ยนผ่านของโอลิวีน (β เป็น γ) และการ์เนตในเสื้อคลุมไพโรไลต์^[5]การเปลี่ยนแปลงนี้พบได้เพียงเล็กน้อยในข้อมูลแผ่นดินไหว^[6]

มีการแนะนำการเปลี่ยนเฟสแบบไม่ทั่วโลกอื่น ๆ ที่ระดับความลึกต่าง ๆ^[2]^[7]

อ้างอิง

^ Goes, Saskia (2022). "ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบในเขตเปลี่ยนผ่านของเสื้อคลุมโลก" Nature Reviews Earth & Environment . 3 : 533-550. doi :10.1038/s43017-022-00312-w
^ abc Fowler, CMR (2005). โลกแข็ง: บทนำสู่ธรณีฟิสิกส์โลก (ฉบับที่ 2) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ISBN 978-0-521-89307-7-^{[ จำเป็นต้องมีหน้า ]}
^ อิโตะ, อี; ทาคาฮาชิ, อี (1989). "การเปลี่ยนแปลงหลังสปิเนลในระบบ Mg2SiO4–Fe2SiO4 และผลกระทบทางธรณีฟิสิกส์บางประการ" วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: Solid Earth . 94 (B8): 10637–10646 Bibcode :1989JGR....9410637I doi :10.1029/jb094ib08p10637
^ Fukao, Y.; Obayashi, M. (2013). "แผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปนิ่งอยู่เหนือพื้น ทะลุผ่าน และติดอยู่ใต้ความไม่ต่อเนื่อง 660 กม." Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 118 (11): 5920–5938. Bibcode :2013JGRB..118.5920F. doi : 10.1002/2013jb010466 . S2CID 129872709.
^ Deuss, Arwen; Woodhouse, John (12 ตุลาคม 2001). "Seismic Observations of Splitting of the Mid-Transition Zone Discontinuity in Earth's Mantle". Science . 294 (5541): 354–357. Bibcode :2001Sci...294..354D. doi :10.1126/science.1063524. ISSN 0036-8075. PMID 11598296. S2CID 28563140.
↑ เอกอร์กิน, เอวี (1 มกราคม พ.ศ. 2540) "หลักฐานการไม่ต่อเนื่องระยะทาง 520 กม." ใน Fuchs คาร์ล (เอ็ด) ความหลากหลายของแมนเทิลตอนบนจากแผ่นดินไหววิทยาเชิงรุกและเชิงโต้ตอบ ซีรีส์ NATO ASI สปริงเกอร์เนเธอร์แลนด์ หน้า 51–61. ดอย :10.1007/978-94-015-8979-6_4. ไอเอสบีเอ็น 9789048149667-
^ ข่าน, อาเมียร์; เดส์ชองส์, เฟรเดอริก (28 เมษายน 2558). แมนเทิลที่มีความหลากหลายของโลก: มุมมองทางธรณีฟิสิกส์ ธรณีพลศาสตร์ และธรณีเคมี Springer. ISBN 9783319156279-

[1] Goes, Saskia (2022). "ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบในเขตเปลี่ยนผ่านของเสื้อคลุมโลก" Nature Reviews Earth & Environment . 3 : 533-550. doi :10.1038/s43017-022-00312-w

[Fowler-2] Fowler, CMR (2005). โลกแข็ง: บทนำสู่ธรณีฟิสิกส์โลก (ฉบับที่ 2) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ISBN 978-0-521-89307-7-^{[ จำเป็นต้องมีหน้า ]}

[3] อิโตะ, อี; ทาคาฮาชิ, อี (1989). "การเปลี่ยนแปลงหลังสปิเนลในระบบ Mg2SiO4–Fe2SiO4 และผลกระทบทางธรณีฟิสิกส์บางประการ" วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: Solid Earth . 94 (B8): 10637–10646 Bibcode :1989JGR....9410637I doi :10.1029/jb094ib08p10637

[4] Fukao, Y.; Obayashi, M. (2013). "แผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปนิ่งอยู่เหนือพื้น ทะลุผ่าน และติดอยู่ใต้ความไม่ต่อเนื่อง 660 กม." Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 118 (11): 5920–5938. Bibcode :2013JGRB..118.5920F. doi : 10.1002/2013jb010466 . S2CID 129872709.

[5] Deuss, Arwen; Woodhouse, John (12 ตุลาคม 2001). "Seismic Observations of Splitting of the Mid-Transition Zone Discontinuity in Earth's Mantle". Science . 294 (5541): 354–357. Bibcode :2001Sci...294..354D. doi :10.1126/science.1063524. ISSN 0036-8075. PMID 11598296. S2CID 28563140.

[6] เอกอร์กิน, เอวี (1 มกราคม พ.ศ. 2540) "หลักฐานการไม่ต่อเนื่องระยะทาง 520 กม." ใน Fuchs คาร์ล (เอ็ด) ความหลากหลายของแมนเทิลตอนบนจากแผ่นดินไหววิทยาเชิงรุกและเชิงโต้ตอบ ซีรีส์ NATO ASI สปริงเกอร์เนเธอร์แลนด์ หน้า 51–61. ดอย :10.1007/978-94-015-8979-6_4. ไอเอสบีเอ็น 9789048149667-

[7] ข่าน, อาเมียร์; เดส์ชองส์, เฟรเดอริก (28 เมษายน 2558). แมนเทิลที่มีความหลากหลายของโลก: มุมมองทางธรณีฟิสิกส์ ธรณีพลศาสตร์ และธรณีเคมี Springer. ISBN 9783319156279-