有關ULVZ的兩篇文章 - 地球科學討論

無聊看完了Sciscape這個網站的文章

發現了這兩篇文章......

這兩篇是差異在第一篇認為地震波超低速帶（ULVZ)的形成是由上往下

而第二篇是由下(地核)往上嗎???

不知道這個部分（ULVZ)有沒有更新鮮的想法~


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Sciscape新聞報導
[Feb 10, 2008]

地球科學：逐漸消失的地球秘室

編輯 JR 報導
地幔中的化學儲存庫找到了! 研究早期地球形成的科學家認為：這些遍尋不着的化學儲存
庫可能就藏在核幔邊界上殘存的熔融岩漿堆中—正逐漸消失的地球秘室。

為了解釋洋島玄武岩與中洋脊玄武岩不同的化學性質，最早地球化學家提出兩者來自不同
的岩漿庫，同時引發地球物理與化學界對地幔對流型態的爭論【註一】。法國科學家S.
Labrosse與他的同事則從地球演化的觀點來看這個問題，他們認為這些遍尋不着的化學物
質如鈾、釷與鉀等不相容元素可能就藏在核幔邊界上殘存的熔融岩漿堆中，這個研究結果
已發表在Nature 期刊上。

當地球表面覆蓋熾熱熔融的岩漿海時，岩漿海中富含鐵的液滴因密度較大而往地核遷移，
並且在地幔的底部累積。這個存在核幔邊界的岩漿海，最早可能有1000km厚。根據計算，
在45億年前、地球剛形成不久，接近地核的地幔至少還有900km厚的部分是處於熔融狀態
。

當地幔底部的岩漿海慢慢冷卻，結晶出的固體與留在熔融中的成分並不相同，鈾、釷等不
相容元素較容易留在熔融之中。由於熔融的高含鐵成分、加上受到地幔對流的影響，現今
殘存的熔融位在地幔的最底部、並被推擠成堆，地震波偵測到的
ULVZ(ultralow-velocity zones，地震波超低速帶) 【註二】就是它們存在的證據。

這個研究在最近（2007年）的秋季美國地球物理年會引起熱烈的討論，未來還要經過後續
研究的檢驗。在地震學研究、高壓礦物實驗與數值模式實驗、三個領域的合作下，使得科
學家開始有能力涉足地球演化的問題，未來將逐步帶我們回顧地球的過去、展望地球的命
運。

【註一】較詳細的說明請見：Sciscape新聞：地函過渡帶的濾水器

【註二】ULVZ(ultralow-velocity zones)位在核幔邊界(CMB，core mantle boundary)上
、當震波穿過時，波速很慢的區域。它的厚度從5到40km不等，形狀很像是直接堆在CMB的
小山丘群。由於波速明顯減慢(P波下降5~10%、S波下降10~30%)，再加上S波波速下降的幅
度大約是P波的3倍，因此一般推測這個區域的物質很可能是處於部份熔融的狀態，再加上
它穩穩坐落在CMB上，其組成的密度可能比周圍的下地幔物質還要大。究竟如何產生ULVZ
？密度大的物質(一般相信是鐵)來自何方？目前仍沒有共識。

原始論文： Labrosse S., J. W. Hernlund,N. Coltice, A crystallizing dense
magma ocean at the base of the Earth's mantle, Nature 450, 866-869 (2007)


參考來源：

scienceDaily: Chemicals From Earth's Mantle May Be Solved

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Sciscape新聞報導
[Dec 10, 2001]

地球科學：來自地核的沈積物？！

編輯 強哥 報導
整個地球內部層狀的構造中，最奇怪的地方莫過於位在2900公里深的核幔邊界（地核與地
函的交界，CMB）處了，一群科學家認為那裡可能有類似海床上的沈積作用，只不過方向
卻是相反的（意即由地核向地函「沈積」）。

在地球內部核幔邊界之上兩百公里左右的範圍內，也就是地函最底層有很明顯的橫向差異
，這是大家所熟悉的。同時某些地區並存在有約數十公里厚的地震波超低速帶（ULVZ），
推論可能是有部分熔融的地函物質存在所造成。而地球自轉章動（自轉軸晃動）的現象則
被認為和地函最底層200公尺範圍內的金屬導電程度有著密切的關係。

由於地球內部溫度持續降低，因此液態鐵便持續固結並使得內地核增長，然而在液態鐵固
結的過程中，地核所含其他較輕的雜質變會向上沈澱而離開外地核，就好像是下雨一樣，
雨滴從地核向外移動，堆積在核幔邊界上。而核幔邊界上所出現的一些地理高區，如果反
過來從地核往外看，就像是盆地一樣，其實可能就是堆積了較多的地核沈積物所導致的。
再加上這些沈積物的孔隙度，使得部分液態鐵滲入而改變了該處的導電度，進而影響到了
地球的章動。同時這些沈積物的元素部分還會隨著熱柱（Plumes）而到達地表。

「這是一個『好像有道理』的想法」作者是這麼說的！最近幾篇文章讓我對這個主題也充
滿了興趣，下一篇我可能會去找JGR裡面那篇關於地球章動與地函底部金屬導電度之間的
理論究竟是怎麼回事，同時推薦大家讀參考資料第三項那篇Review的文章，有詳細的介紹
和豐富的參考資料。

參考來源：

Sediments at the Top of Earth's Core：Science 290, 1338-1342.
Core Takes a Page From the Sea Floor：Science 290,1274-1275.
The core-mantle boundary layer and deep Earth dynamics：Nature 392, 461 - 468







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