铁方镁石的自旋转变决定着下地幔超级地幔柱的结构

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• 作者：黄川冷伟吴忠庆
• 会议时间：2014-10-19
• 关键词：地幔柱 ; 构造特征 ; 铁方镁石 ; 自旋转变
• 作者单位：中国科学技术大学地球和空间科学学院 合肥 230026
• 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
• 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：北京
• 主办单位：中国地球物理学会
• 语种：chi
• 分类号：TV4;TU5

摘要

当前,对于钙钛矿自旋转变的很多细节还不清楚,而铁方镁石在转变过程中的物性变化已经可以由第一性原理计算得出,因此在数值模拟中只考虑了铁方镁石的作用,同时假定物性的变化只引起热对流方程中浮力项的变化,以此将自旋转变效应引入到对流中。模拟结果表明:当考虑到铁自旋转变对地幔对流的作用时,模型中将可以产生类似于非洲超级地幔柱的结构,且二者无论在形态、稳定性、还是持续时问上都有着很好的一致性。但如果不考虑自旋的作用,这种结构却无论如何都不会被产生。可见自旋转变对超级地慢柱的形成起到决定性作用。同时发现,只要热膨胀系数随深度有2-3倍的减小,化学物质与周围组分的密度比在2.2%左右,这种超级地幔柱结构都可以产生,进而表明了结果的稳定性。总之,为下地慢超级地慢柱的起源提供了一种在现实物理上可被接纳的客观解释。