Melting in the Deep Earth

融化在地球深处

基本信息

批准号：
NE/I010947/1
负责人：
Michael Walter
金额：
$ 40.96万
依托单位：
University of Bristol
依托单位国家：
英国
项目类别：
Research Grant
财政年份：
2011
资助国家：
英国
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://gtr.ukri.org/projects?ref=NE%2FI010947%2F1
关键词：
Melting Deep Earth

项目摘要

Melting in the Earth has a huge effect on its chemical and physical state. For instance, the chemistry of the crust, the mantle and the atmosphere are largely controlled by melting and crystalisation at mid-ocean ridges, hotspots or island arcs. There has, therefore, been an enormous effort in the last decades to understand these shallow melting processes. Yet much deeper melts may have been equally influential in the evolution of the Earth. For instance, it is generally accepted that a deep magma ocean perhaps extending to the Earth's centre, existed early its history. This was the result of multiple impacts as the Earth accreted. From this magma ocean, iron melts separated from silicate melts to form the core, volatiles degassed to form an early atmosphere, and a proto-crust may have formed. It is also accepted that the Earth was hit by a Mars-sized body to create the moon; this too would have caused enormous amounts of melting in the deep Earth. Moreover, there is some evidence for melting in the deep Earth now. It is possible, therefore, that melts in the deepest Earth have existed throughout Earth's history. However, many basic data on the physical and chemical properties of deep melting do not exist. For instance, we don't know the melting curves for mantle minerals and rocks at the pressure and temperatures of the deep Earth. We don't know which minerals crystalise from these melts first (the liquidus phases). We don't know the composition of partial melts of deep mantle rocks or rocks which have been subducted. We don't know the relative densities of the rocks and their melts, and so we do not even know whether minerals float of sink in these deep melts. This lack of data has led to much speculation on the effect of deep melts on the Earth's evolution. For instance, it has been suggested that geophysical and geochemical anomalies in the Earth's mantle have deep early melts as their origin. But these models depend of the chemical and physical properties of the melts and crystalline solids, properties that are simply not known. This project will use novel experiments in conjunction with ab initio modelling obtain these data. The data will provide the chemical and physical foundation on which all future models of the Earths early crystallization and subsequent evolution will be based.

地球融化对其化学和物理状态具有巨大影响。例如，地壳，地幔和大气的化学性质在很大程度上是通过中脊，热点或岛弧的融化和结晶来控制的。因此，在过去的几十年中，人们付出了巨大的努力来了解这些浅层熔化过程。然而，更深层次的融化可能在地球的演变中也具有同样的影响。例如，人们普遍认为，一个深岩浆海洋可能延伸到地球中心，早期存在于其历史。这是地球积聚的多种影响的结果。从这个岩浆海洋中，铁融化与硅酸盐融化以形成核心，挥发物脱落以形成早期气氛，并且可能形成了原始壳。人们也认为，地球被火星大小的身体击中以创造月亮。这也会导致深层的大量融化。而且，现在有一些证据表明在深层地球上熔化。因此，在地球历史上，最深的地球融化可能存在。但是，不存在有关深层熔化物理和化学特性的许多基本数据。例如，我们不知道在深地球的压力和温度下，地幔矿物质和岩石的熔融曲线。我们不知道这些熔体首先是从这些熔体中晶体的（液态阶段）。我们不知道俯冲的深地幔岩石或岩石的部分融化的组成。我们不知道岩石及其融化的相对密度，因此我们甚至都不知道这些深层融化中的矿物质是否漂浮在水槽中。缺乏数据导致人们对深层融化对地球进化的影响进行了很多猜测。例如，有人提出地球物理和地球化学异常在地幔中具有深层融化，作为其起源。但是这些模型取决于熔体和晶体固体的化学和物理特性，这些特性是根本不知道的。该项目将使用新型实验与从头算建模一起获得这些数据。数据将提供化学和物理基础，地球的所有未来模型早期结晶和随后的进化将基于。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Melting Relations in the MgO-SiO2 and CaO-MgO-SiO2 Systems at the Earth's Lower Mantle Conditions: New Methodological Approach and Preliminary Results

地球下地幔条件下 MgO-SiO2 和 CaO-MgO-SiO2 体系的熔融关系：新方法和初步结果

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
AGU Fall Meeting Abstracts
影响因子：
0
作者：
M Baron
通讯作者：
M Baron

Structure of liquid tricalcium aluminate

DOI：
10.1103/physrevb.95.064203
发表时间：
2017-02-01
期刊：
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作者：
Drewitt, James W. E.;Barnes, Adrian C.;Hennet, Louis
通讯作者：
Hennet, Louis

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DOI：
10.1103/physrevb.95.054102
发表时间：
2017-02-03
期刊：
PHYSICAL REVIEW B
影响因子：
3.7
作者：
Briggs, R.;Daisenberger, D.;McMillan, P. F.
通讯作者：
McMillan, P. F.

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10.1016/j.epsl.2017.05.020
发表时间：
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期刊：
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作者：
Baron M
通讯作者：
Baron M

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发表时间：
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期刊：
Earth and Planetary Science Letters
影响因子：
5.3
作者：
M. Walter;E. Cottrell
通讯作者：
M. Walter;E. Cottrell

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