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Kinetics and detectability of the bridgmanite to post-perovskite transformation in the Earth's D″ layer

Authors :
Langrand, Christopher
Andrault, Denis
Durand, Stéphanie
Konôpková, Zuzana
Hilairet, Nadège
Thomas, Christine
Merkel, Sébastien
Université de Lille
CNRS
INRA
ENSCL
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 [UMET]
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
ANR-17-CE31-0025,TIMEleSS,Transformations de phase, microstructures, et leur signatures sismiques dans le manteau terrestre(2017)
European Project: CALIPSO
Laboratoire Magmas et Volcans (LMV)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universite de Lille Region Hauts-de-France Programme National de Planetologie (PNP) of the CNRS bilateral PROCOPE Grant 40555PCFrench National Research Agency (ANR) TH 1530/18-1 SA 2585/3-1ARCHI-CM project Estonian Research Council FR 2638Region Hauts-de-France FR 2638European Union (EU) FR 2638German Research Foundation (DFG) HAADES DU1634/1-1project CALIPSOplus under EU Framework Programme for Research and Innovation HORIZON 2020 730872
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)
Source :
Nature Communications, Vol 10, Iss 1, Pp 1-9 (2019), Nature Communications, EGU General Assembly, EGU General Assembly, Apr 2019, Vienne, Austria, AGU Fall Meeting, AGU Fall Meeting, Dec 2019, San Francisco, CA, United States, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, Nature Communications, 10 (1), ⟨10.1038/s41467-019-13482-x⟩, Nature Communications, 2019, Nature Communications, 10 (1), ⟨10.1038/s41467-019-13482-x⟩, Nature Communications 10(1), 5680 (2019). doi:10.1038/s41467-019-13482-x
Publication Year :
2019
Publisher :
Nature Publishing Group, 2019.

Abstract

Nature Communications 10(1), 5680 (2019). doi:10.1038/s41467-019-13482-x<br />Bridgmanite, the dominant mineral in the Earth’s lower mantle, crystallizes in the perovskite structure and transforms into post-perovskite at conditions relevant for the D′′ layer. This transformation affects the dynamics of the Earth’s lowermost mantle and can explain a range of seismic observations. The thickness over which the two phases coexist, however, can extend over 100 km, casting doubt on the assignment of the observed seismic boundaries. Here, experiments show that the bridgmanite to post-perovskite transition in (Mg0.86,Fe0.14)SiO3 is fast on geological timescales. The transformation kinetics, however, affects reflection coefficients of P and S waves by more than one order of magnitude. Thick layers of coexisting bridgmanite and post-perovskite can hence be detected using seismic reflections. Morever, the detection and wave period dependence of D′′ reflections can be used to constrain significant features of the Earth’s lowermost mantle, such as the thickness of the coexistence layer, and obtain information on temperature and grain sizes.<br />Published by Nature Publishing Group UK, [London]

Details

Language :
English
ISSN :
20411723
Volume :
10
Issue :
1
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Communications
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d42aa8938815ce6fd37cb1105df3bfd9
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13482-x