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Pirolita

Pirolita es un término utilizado para caracterizar una composición modelo del manto de la Tierra . Este modelo se basa en que una fuente de pirolita puede producir basaltos de dorsales oceánicas (MORB) mediante fusión parcial. [1] [2] Fue propuesto por primera vez por Ted Ringwood (1962) [3] como 1 parte de basalto y 4 partes de harzburgita , pero luego se revisó a 1 parte de basalto toleítico y 3 partes de dunita . [1] [4] El término se deriva de los nombres minerales PYR-oxeno y OL-ivino . [5] Sin embargo, sigue siendo objeto de debate si la pirolita es totalmente representativa del manto de la Tierra. [6]

Composición química ytransición de fase

Fig.1 Fracción de volumen mineral en un manto pirolítico hasta 1000 km de profundidad. [7] [8] Ol: olivino; Opx: ortopiroxeno; Cpx: clinopiroxeno; Gt: granate; Wad: wadsleyita; Ring: ringwoodita; Pv: perovskita; Fp: ferropericlasa; Ca-Pv: perovskita de calcio.

La composición de los elementos principales de la pirolita es de aproximadamente 44,71 por ciento molar (mol%) de SiO 2 , 3,98 % de Al 2 O 3 , 8,18 % de FeO, 3,17 % de CaO, 38,73 % de MgO, 0,13 % de Na 2 O. [9]

1) Un manto superior pirolítico está compuesto principalmente de olivino (~60 por ciento en volumen (vol%)), clinopiroxeno , ortopiroxeno y granate . [7] El piroxeno se disolvería gradualmente en granate y formaría granate mayoritario . [10]

2) Una zona de transición del manto pirolítico está compuesta principalmente por un 60 % en volumen de polimorfos de olivino ( wadsleyita , ringwoodita ) y un 40 % en volumen de granate mayoritario. El límite superior e inferior de la zona de transición del manto están marcados principalmente por la transición de olivino-wadsleyita y la transición de ringwoodita-perovskita, respectivamente.

3) Un manto inferior pirolítico está compuesto principalmente de perovskita de magnesio (~80 vol%), ferroperclasa (~13 vol%) y perovskita de calcio (~7%). Además, puede estar presente post-perovskita en la parte inferior del manto inferior.

Propiedades de velocidad y densidad sísmica

Fig. 2 Perfiles Vp y Vs de la pirolita a lo largo de la geotermia adiabática de 1600 K [2]
Fig. 3 Perfil de densidad de pirolita a lo largo de la geoterma adiabática de 1600 K [2]

Las velocidades de las ondas P y S (Vp y Vs) de la pirolita a lo largo de la geoterma adiabática de 1600 K se muestran en la Fig. 2, [2] y su perfil de densidad se muestra en la Fig. 3. [2]

En el límite entre el manto superior y la zona de transición del manto (~410 km), Vp, Vs y la densidad aumentan un ~6%, ~6% y ~4% en un modelo de pirolita, [2] respectivamente, lo que se atribuye principalmente a la transición de fase olivino-wadsleyita . [11]

En el límite entre la zona de transición del manto y el manto inferior, Vp, Vs y la densidad aumentan un ~3%, ~6% y ~6% en un modelo de pirolita, respectivamente. [2] Con más parámetros de elasticidad disponibles, se actualizarían los perfiles de Vp, Vs y densidad de la pirolita.

Defectos

Aún se debate si la pirolita podría representar el manto ambiental.

En el aspecto geoquímico, no satisface los elementos traza ni los datos isotópicos de los basaltos de la dorsal mesoceánica porque la hipótesis de la pirolita se basa en elementos principales y algunas suposiciones arbitrarias (por ejemplo, cantidades de basalto y fusión en la fuente). [1] También puede violar la heterogeneidad del manto. [12]

En el aspecto geofísico, algunos estudios sugieren que las velocidades sísmicas de la pirolita no coinciden bien con los modelos sísmicos globales observados (como PREM ) en el interior de la Tierra, [6] mientras que algunos estudios apoyan el modelo de pirolita. [13]

Otros modelos de Mantle Rock

Fig. 4. Proporción mineral de una eclogita transformada por MORB a una profundidad de 250-500 km [14]

Existen otros modelos de rocas para el manto de la Tierra:

(1) Piclogita: a diferencia de la pirolita enriquecida con olivino, la piclogita es un modelo pobre en olivino (~20% de olivino) propuesto para proporcionar una mejor coincidencia con las observaciones de velocidad sísmica en la zona de transición. [15] [16] La composición de la fase piclogita es similar a 20% de olivino + 80% de eclogita. [17]

(2) Eclogita , se transforma a partir del basalto de la dorsal mesoceánica a una profundidad de ~60 km, [ cita requerida ] existe en el manto de la Tierra principalmente dentro de las placas subducidas. Está compuesta principalmente de granate y clinopiroxeno (principalmente onfacita ) hasta ~500 km de profundidad (Fig. 4).

(3) Harzburgita, que se encuentra principalmente bajo la capa de basalto de la dorsal mesoceánica de la litosfera oceánica y puede penetrar en el manto profundo junto con la litosfera oceánica subducida. Su composición de fases es similar a la de la pirolita, pero muestra una proporción de olivino más alta (~70 % en volumen) que la de la pirolita. [18]

En general, la pirolita y la piclogita son modelos de roca para el manto ambiental, mientras que la eclogita y la harzburgita son modelos de roca para la litosfera oceánica subducida . Formada a partir de la fusión parcial de la pirolita, la litosfera oceánica está compuesta principalmente por la capa de basalto, la capa de harzburgita y la pirolita agotada de arriba a abajo. [19] Las litosferas oceánicas subducidas contribuyen a la heterogeneidad del manto de la Tierra porque tienen una composición diferente (eclogita y harzburgita) del manto ambiental (pirolita). [2] [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Anderson, Don L. (1 de enero de 1989). Teoría de la Tierra. Boston, MA: Blackwell Scientific Publications. ISBN 978-0-86542-335-0.
  2. ^ abcdefgh Xu, Wenbo; Lithgow-Bertelloni, Carolina ; Stixrude, Lars; Ritsema, Jeroen (octubre de 2008). "El efecto de la composición y la temperatura en la estructura sísmica del manto". Earth and Planetary Science Letters . 275 (1–2): 70–79. Bibcode :2008E&PSL.275...70X. doi :10.1016/j.epsl.2008.08.012. ISSN  0012-821X.
  3. ^ Ringwood, AE (febrero de 1962). "Un modelo para el manto superior". Revista de investigación geofísica . 67 (2): 857–867. Bibcode :1962JGR....67..857R. doi :10.1029/jz067i002p00857. ISSN  0148-0227.
  4. ^ Ringwood, AE; Major, Alan (septiembre de 1966). "Transformaciones de alta presión en piroxenos". Earth and Planetary Science Letters . 1 (5): 351–357. Bibcode :1966E&PSL...1..351R. doi :10.1016/0012-821x(66)90023-9. ISSN  0012-821X.
  5. ^ DH Green. Pirolita. En: Petrología. Enciclopedia de Ciencias de la Tierra. Springer, 1989
  6. ^ ab Katsura, Tomoo; Shatskiy, Anton; Manthilake, MA Geeth M.; Zhai, Shuangmeng; Yamazaki, Daisuke; Matsuzaki, Takuya; Yoshino, Takashi; Yoneda, Akira; Ito, Eiji; Sugita, Mitsuhiro; Tomioka, Natotaka (12 de junio de 2009). "Relaciones PV-T de wadsleyita determinadas por difracción de rayos X in situ en un aparato de alta presión y gran volumen". Geophysical Research Letters . 36 (11). Código Bibliográfico :2009GeoRL..3611307K. doi : 10.1029/2009gl038107 . ISSN  0094-8276.
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  8. ^ Stixrude, Lars; Lithgow-Bertelloni, Carolina (2005). "Mineralogía y elasticidad del manto superior oceánico: origen de la zona de baja velocidad". Revista de investigación geofísica: Tierra sólida . 110 (B3). Código Bibliográfico :2005JGRB..110.3204S. doi : 10.1029/2004JB002965 . hdl : 2027.42/94924 . ISSN  2156-2202.
  9. ^ Workman, Rhea K.; Hart, Stanley R. (febrero de 2005). "Composición de elementos mayores y menores del manto MORB empobrecido (DMM)". Earth and Planetary Science Letters . 231 (1–2): 53–72. Bibcode :2005E&PSL.231...53W. doi :10.1016/j.epsl.2004.12.005. ISSN  0012-821X.
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  17. ^ Irifunea, T.; Ringwood, AE (1987), "Transformaciones de fase en composiciones primitivas de MORB y pirolita a 25 GPa y algunas implicaciones geofísicas", High-Pressure Research in Mineral Physics: A Volume in Honor of Syun-iti Akimoto , vol. 39, Washington, DC: American Geophysical Union, págs. 231–242, Bibcode :1987GMS....39..231I, doi :10.1029/gm039p0231, ISBN 0-87590-066-6, consultado el 3 de octubre de 2020
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