Constraining the style of magma-ocean crystallisation by present-day Earth structure: a coupled thermodynamic-geodynamic approach

当前地球结构限制岩浆-海洋结晶的方式:热力学-地球动力学耦合方法

基本信息

  • 批准号:
    NE/X000508/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 61.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Earth began life as a globally molten ball, a "magma ocean", following the vast energy release of its accretion. While evidence for such a magma ocean is preserved on the Moon's surface, there is no direct geochemical or geophysical evidence preserved on the Earth's surface.As the magma ocean cooled and froze, crystals settled to form the first solid mantle, and the shrinking magma ocean is thought to have become progressively enriched in iron and e.g. radioactive trace elements. Accordingly, the last droplets of the magma ocean, which ultimately stabilized the first crust on Earth, are thought to be extremely enriched in these elements. The differentiation of the rocky Earth in the magma-ocean stage has far-reaching implications for the long-term evolution of the Earth interior, the dynamics of which sustain life-friendly conditions on its surface. In this project, we propose to address an important, but previously neglected process during magma-ocean crystallization. Recent work has established that the crystal package already undergoes solid-state churning, or convection, while the magma ocean is still in the process of progressive freezing. This convection leads to upwellings of hot material, and the associated pressure decrease will bring about partial melting. However, the consequences of this melting for magma-ocean compositional evolution have not yet been explored. Using newly coupled thermodynamic-geodynamic models, our goal is to quantify these consequences of partial melting of the crystal package, and of related material exchange with the magma ocean. We hypothesize that this exchange completely changes the compositional structure of the first solid mantle and the chemistry of the primary crust. For example, it may reconcile the rather moderate compositional stratification of the present-day Earth mantle, which is not addressed by previous models of magma-ocean crystallization at all. The predictions of our new models will be tested, for example by interrogating the seismic structure of the deep mantle, which may host the remnants of the primary crust.
在其积聚的大量能量释放之后,地球以全球熔融球(岩浆海洋”的身份开始生命。虽然这种岩浆海洋的证据保存在月球表面上,但在地球表面上没有直接的地球化学或地球物理证据。随着岩浆海洋冷却和冻结,晶体凝固以形成第一个固体地幔,并且认为萎缩的岩浆海洋被认为在铁中逐渐富集,例如铁和等等。放射性痕量元素。因此,岩浆海洋的最后一滴最终稳定了地球上的第一个地壳,被认为在这些元素中非常丰富。在岩浆阶段,岩石地球的区分对地球内部的长期演变具有深远的影响,地球内部的长期演变是在其表面上维持生命友好条件的动力。在这个项目中,我们建议在岩浆 - 海洋结晶过程中解决一个重要但以前被忽略的过程。最近的工作已经确定,水晶包已经经历了固态搅动或对流,而岩浆海洋仍在进行性冻结过程中。这种对流导致热材料的上升,相关的压力降低将导致部分熔化。但是,尚未探索这种融化对岩浆形成进化的后果。我们的目标是使用新耦合的热力学 - 地球动力学模型,是量化晶体包装部分熔化以及与岩浆海洋相关的材料交换的这些后果。我们假设这种交换完全改变了第一个固体地幔的组成结构和主要地壳的化学。例如,它可能会调和当今的地球底尔的相当中等的组成分层,这根本没有通过岩浆 - 海洋结晶的先前模型来解决。将测试我们新模型的预测,例如,通过询问深幔的地震结构,这可以容纳主要地壳的残余物。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multi-scale anisotropy in NE China: Evidence for localized mantle upwelling
  • DOI:
    10.1016/j.epsl.2023.118495
  • 发表时间:
    2024-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Cunrui Han;James O.S. Hammond;M. Ballmer;Wei Wei-Wei;Mijian Xu;Zhouchuan Huang;Liangshu Wang
  • 通讯作者:
    Cunrui Han;James O.S. Hammond;M. Ballmer;Wei Wei-Wei;Mijian Xu;Zhouchuan Huang;Liangshu Wang
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Maxim Ballmer其他文献

Transfer of SiO2 from the core to the mantle and its fate in the Earth in early and present times
SiO2从地核到地幔的转移及其在早期和现代地球中的命运
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    George R Helffrich;Maxim Ballmer;Guillaume Morard;Koichiro Umemoto;Ryuichi Nomura;Ryosuke Sinmyo;Anat Shahar;Stephane Labrosse;John W Hernlund and Kei Hirose
  • 通讯作者:
    John W Hernlund and Kei Hirose
S-velocity structure of the mantle transition zone beneath the Northwestern Pacific inferred from waveform inversion and its geophysical interpretation
波形反演推断的西北太平洋地幔过渡带S速度结构及其地球物理解释
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lina Yamaya;Anselme F. E. Borgeaud;Kenji Kawai;Maxim Ballmer
  • 通讯作者:
    Maxim Ballmer
Waveform inversion for the 3-D S-velocity structure of the mantle transition zone beneath Central America using USArray data
利用 USArray 数据对中美洲下方地幔过渡带 3-D S 速度结构进行波形反演
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Anselme F. E. Borgeaud;Kenji Kawai;Robert J. Geller;Maxim Ballmer
  • 通讯作者:
    Maxim Ballmer

Maxim Ballmer的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

风格-内容-模型联合增强的单源领域泛化方法研究
  • 批准号:
    62306008
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
数字化转型下人机融合领导风格对团队绩效的影响机制研究
  • 批准号:
    72372156
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
    面上项目
唐卡壁画内容生成与风格迁移关键技术研究
  • 批准号:
    62366047
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
从图像到矢量地图的风格迁移方法
  • 批准号:
    42371443
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    47 万元
  • 项目类别:
    面上项目
考虑驾驶员动态风格的共驾型汽车横向动力学分析与共享控制研究
  • 批准号:
    52302469
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Sustainable Style for Clean Growth: Innovating Textile Production through Engineering Biology
清洁增长的可持续方式:通过工程生物学创新纺织品生产
  • 批准号:
    BB/Y007735/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 61.11万
  • 项目类别:
    Research Grant
Doctoral Dissertation Research: Place, Persona, and Linguistic Style among College Student Border Commuters
博士论文研究:大学生边境通勤者的地点、角色和语言风格
  • 批准号:
    2336567
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 61.11万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Music Production Style Transfer (ProStyle)
音乐制作风格迁移 (ProStyle)
  • 批准号:
    10105431
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 61.11万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Reconstruction of the life style at the hinterland waterfront of Alexandria: Targetting the temple precinct on the sandhill
亚历山大腹地海滨生活方式重建:以沙丘上的寺庙区为目标
  • 批准号:
    23H00697
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 61.11万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Sustainable Crime Prevention Co-Education and Assessment Sheet for a New Style of Life
可持续预防犯罪共同教育和新生活方式评估表
  • 批准号:
    23K12783
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 61.11万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了