Limite de phase pour la transition post-spinelle. Crédit :IGCAS
La discontinuité sismique qui se produit à une profondeur moyenne de 647-654 km, communément appelée la discontinuité sismique de 660 km, est la limite entre la zone de transition et le manteau inférieur. Il est considéré comme causé par la transformation de ringwoodite en bridgmanite et MgO (transition post-spinelle).
Un paramètre important qui peut potentiellement affecter la transition post-spinelle est l'hydratation. Selon des études récentes, la zone de transition peut contenir des quantités importantes d'eau, et donc comprendre l'effet de l'eau sur la transition post-spinelle est important pour déterminer ses propriétés.
Dr Joshua Muir, le chercheur postdoctoral, et le chef d'équipe, le professeur Zhang Feiwu de l'Institut de géochimie de l'Académie chinoise des sciences (IGCAS), en collaboration avec le professeur John Brodholt de l'University College London (UCL), ont étudié l'effet de l'eau sur la transition post-spinelle à hautes températures et pressions.
Les résultats ont indiqué que l'eau n'avait qu'un très faible effet sur le versant Clapeyron de la transition post-spinelle. D'autre part, l'eau a eu un effet modéré sur sa profondeur. 1 % en poids d'eau a augmenté la profondeur de début de transition de phase d'environ 8 km. Cette variation de profondeur était relativement faible par rapport aux variations sismiques observées dans la discontinuité de 660 km d'environ 35 km et donc l'eau à elle seule ne pouvait pas expliquer la topographie de la discontinuité de 660 km observée.
Par ailleurs, cette étude a démontré que l'ajout d'eau provoquait un élargissement important de la boucle triphasée (ringwoodite + bridgmanite + MgO) à travers le développement de la transition post-spinelle. La largeur de la boucle de phase était négligeable pour des teneurs en eau inférieures à environ 1000 ppm, mais a ensuite grandi rapidement pour devenir environ 10 km de large, avant de rétrécir à nouveau à mesure que la teneur en eau approche de la saturation en ringwoodite.
La largeur de la boucle triphasée en fonction de la teneur en eau à 1873 K (en bas). Crédit :IGCAS