Low core-mantle boundary temperature inferred from the solidus of pyrolite  [in Japanese] Low core-mantle boundary temperature inferred from the solidus of pyrolite  [in Japanese]

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マントル物質の融点はマントル及びコアの温度構造に重要な制約を与える。本研究では、レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルを用いた高圧高温実験、及び放射光X線3Dトモグラフィー法を用いた実験回収試料中の急冷メルトの直接撮像により、マントル物質(パイロライト組成)のソリダス温度がコア-マントル境界圧力条件下で3570±200 Kであることを決定した。地震波観測から下部マントルは全球的に融けていないため、この温度は現在のコア-マントル境界温度に上限を与える。また、低いコア-マントル境界温度はマントル最下部でポストペロフスカイト相が安定であること、及び地球外核の融点を下げるために核の軽元素として水素が必要であることを示唆する。

Melting temperature of the Earth's mantle provides key constraints on the thermal structures in both the mantle and the core. We show that the solidus temperature of a primitive (pyrolitic) mantle is as low as 3570 ± 200 kelvin at the core-mantle boundary (CMB), based on the observation of small amounts of partial melt by three-dimensional x-ray micro-tomography imaging. It gives the upper bound of the CMB temperature (TCMB) since the mantle side of the CMB is not globally molten. Such remarkably low TCMB indicates that silicate post-perovskite may be present ubiquitously above the CMB. The low TCMB also requires that the melting temperature of outer core alloy is depressed largely by the impurity effect, suggesting that hydrogen is an important alloying element.

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  • Abstracts of Annual Meeting of the Geochemical Society of Japan

    Abstracts of Annual Meeting of the Geochemical Society of Japan 60(0), 55, 2013

    GEOCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN

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