Element Partitioning in Earth's Deep Magma Ocean

地球深处岩浆海中的元素分配

基本信息

  • 批准号:
    2022492
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Energetic giant impacts such as the Moon-forming impact would lead to a global magma ocean on Earth in its early history. The heavy metallic materials would separate from the molten silicate mantle in the Earth’s deep magma ocean to form the metallic core. The process leaves a distinct mantle chemical signature and defines the core chemical composition. With development of high-temperature and high-pressure techniques combined with analytical tools, the team will simulate the conditions of the deep magma ocean in the laboratory and determine the distribution of elements during the metal-silicate separation. The project will produce unprecedented high-quality metal-silicate element partitioning data that are necessary for understanding the chemistry and evolution of our planet and lead to new frontiers for cutting-edge research. The program provides training for young scientists in interdisciplinary research areas and develops new experimental techniques that will benefit a broad Solid Earth community. The results will be disseminated broadly to advance science in geochemistry and promote general understanding of Earth science in society.The research is aimed at determining the element partitioning between liquid silicate and metal by using the newly developed large sintered-diamond cube assembly in the multi-anvil press and improved laser-heated diamond-anvil-cell sample configuration combined with state-of-the-art sample recovery and analytical tools. Specific projects include (1) determining potassium partitioning between liquid metal and silicate to quantify the radioactive energy contribution to the core in the deep magma ocean scenario, and (2) establishing the effect of pressure, temperature, and composition on the silicon and oxygen partition coefficients. The experiments will provide new partitioning data for potassium, silicon, and oxygen to be used to quantify the heat budget and the amounts of light elements sequestered into the core. The proposed work will significantly advance our knowledge of Earth’s deep processes and experimental techniques to investigate the composition of the Earth’s deep interior.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
充满活力的巨人影响,例如形成月球的影响,将导致其早期历史上的全球岩浆海洋。重金属材料将与地球深岩浆海洋中的熔融硅酸盐地幔分开,形成金属芯。该过程留下了独特的地幔化学特征,并定义了核心化学成分。随着高温和高压技术与分析工具的结合,团队将模拟实验室中深岩浆海洋的条件,并确定金属硅酸盐分离期间元素的分布。该项目将产生前所未有的高质量金属硅酸盐元素分配数据,这些数据是理解我们星球的化学和演变所必需的,并导致新的前沿研究的新领域。该计划为跨学科研究领域的年轻科学家提供了培训,并开发了新的实验技术,这将使广阔的地球社区受益。结果将大致分散以推进地球化学的科学并促进对社会中地球科学的一般理解。该研究旨在通过使用新近开发的大型烧结的二角核管组装来确定液体有机硅和金属之间的元素分配,并在多型甲板上组装,并改善了激光加热的钻石式钻石式式钻石式配置工具,并改善了与状态式的式钻石式配置工具,并分析了分析的成绩。特定项目包括(1)确定液态金属和硅之间的钾分配,以量化深岩浆海洋场景中对核心的放射性能量贡献,以及(2)确定压力,温度和成分对硅和氧气分配系数的影响。该实验将为钾,硅和氧提供新的分区数据,以量化热预算以及隔离到核心中的光元素的量。拟议的工作将大大提高我们对地球深层过程和实验技术的了解,以调查地球深层内部的组成。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子和更广泛的影响来审查标准,被视为通过评估来获得的支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High Pressure Melting Curve of Fe Determined by Inter‐Metallic Fast Diffusion Technique
  • DOI:
    10.1029/2022gl102006
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    I. Ezenwa;Y. Fei
  • 通讯作者:
    I. Ezenwa;Y. Fei
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