The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes
The study of the course of geodynamic processes in the lower crust and upper mantle proves that an additional energy contribution is made by a change in the phase state of matter with increasing pressure and temperature. The gas phase, composed of hydrogen, oxygen and carbon, turns into a fluid that...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286287 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Institution
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543574894575616 |
|---|---|
| author | Usenko, O.V. |
| author_facet | Usenko, O.V. |
| author_sort | Usenko, O.V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-08-30T12:17:26Z |
| description | The study of the course of geodynamic processes in the lower crust and upper mantle proves that an additional energy contribution is made by a change in the phase state of matter with increasing pressure and temperature. The gas phase, composed of hydrogen, oxygen and carbon, turns into a fluid that combines the properties of a liquid and a gas. The result is a change in the behavior of fluid-crystal and fluid-melt systems which significantly accelerates melting and physicochemical interactions in the thermal asthenosphere. These conclusions are confirmed by numerous experimental studies and the results of the study of xenoliths representing the crust and mantle of cratons and active regions.
Seismic tomography studies show distinct patterns of inhomogeneities in physical properties, reflecting inhomogeneities in the mantle structure. Many works hypothesize, with substantiation, that plumes or fluid flows arise at the boundary of the core and mantle and are factors of all geodynamic processes. Modern ideas about the composition of the Earth's core are based on the statement that it is composed of molten iron with minor impurities of other elements. However, calculations of the energy balance and physical modeling of the redistribution of matter in the core itself show that the removal of volatile components or convective currents do not provide enough energy for the formation of plumes.
The assumption that the substance of the core is an electrically conductive ionic liquid in which chemical compounds have completely dissociatedand the electronic structure has no gapradically changes the idea of the energetics of the core and the possibility of initiating plume processes. The properties of a substance in a similar phase state are fundamentally different from the properties of a liquid. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:13:39Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-286287 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T11:13:39Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2862872023-08-30T12:17:26Z The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes Вплив фазового стану речовини мантії та ядра на перебіг геодинамічних процесів Usenko, O.V. мантія ядро Землі фазовий стан флюїд плюм mantle Earth's core phase state fluidfluid plume The study of the course of geodynamic processes in the lower crust and upper mantle proves that an additional energy contribution is made by a change in the phase state of matter with increasing pressure and temperature. The gas phase, composed of hydrogen, oxygen and carbon, turns into a fluid that combines the properties of a liquid and a gas. The result is a change in the behavior of fluid-crystal and fluid-melt systems which significantly accelerates melting and physicochemical interactions in the thermal asthenosphere. These conclusions are confirmed by numerous experimental studies and the results of the study of xenoliths representing the crust and mantle of cratons and active regions. Seismic tomography studies show distinct patterns of inhomogeneities in physical properties, reflecting inhomogeneities in the mantle structure. Many works hypothesize, with substantiation, that plumes or fluid flows arise at the boundary of the core and mantle and are factors of all geodynamic processes. Modern ideas about the composition of the Earth's core are based on the statement that it is composed of molten iron with minor impurities of other elements. However, calculations of the energy balance and physical modeling of the redistribution of matter in the core itself show that the removal of volatile components or convective currents do not provide enough energy for the formation of plumes. The assumption that the substance of the core is an electrically conductive ionic liquid in which chemical compounds have completely dissociatedand the electronic structure has no gapradically changes the idea of the energetics of the core and the possibility of initiating plume processes. The properties of a substance in a similar phase state are fundamentally different from the properties of a liquid. Вивчення перебігу геодинамічних процесів у нижній корі та верхній мантії доводить, що додатковий енергетичний внесок додає зміна фазового стану речовини зі збільшенням тиску та температури. Газова фаза, складена воднем, киснем та вуглецем, перетворюється на флюїд, який поєднує властивості рідини та газу. Наслідком є зміна поведінки систем флюїд—кристал та флюїд—розплав, що значно прискорює плавлення та фізико-хімічні взаємодії в термальній астеносфері. Ці висновки підтверджені численними експериментальними дослідженнями та результатами вивчення ксенолітів, що репрезентують кору та мантію кратонів та активних регіонів. Сейсмотомографічні дослідження демонструють виразні картини неоднорідностей фізичних властивостей, що відображають неоднорідності будови мантії. В багатьох публікаціях викладено та обґрунтовано гіпотези про те, що плюми або флюїдні потоки виникають на границі ядра і мантії та є чинниками усіх геодинамічних процесів. Сучасні уявлення про склад ядра Землі спираються на твердження, що воно складено розплавом заліза з незначними домішками інших елементів. Проте розрахунки енергетичного балансу та фізичне моделювання перерозподілу речовини в самому ядрі демонструють, що винесення летких компонентів чи конвективні течії не забезпечують достатньої енергії для виникнення плюмів. Припущення, що речовина ядра є електропровідною іонною рідиною, в якій відбулася повна дисоціація хімічних сполук, а електронна структура не має розриву, кардинально змінює уявлення про енергетику ядра та можливість ініціації плюмових процесів. Властивості речовини в подібному фазовому стані принципово відрізняються від властивостей рідини. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2023-08-30 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286287 10.24028/gj.v45i4.286287 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 45 No. 4 (2023): Геофизический журнал; Том 45 № 4 (2023): Геофізичний журнал; Том 45 № 4 (2023): 2524-1052 0203-3100 uk https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286287/284320 Copyright (c) 2023 O.V. Usenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |
| spellingShingle | mantle Earth's core phase state fluidfluid plume Usenko, O.V. The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| title | The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| title_alt | Вплив фазового стану речовини мантії та ядра на перебіг геодинамічних процесів |
| title_full | The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| title_fullStr | The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| title_full_unstemmed | The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| title_short | The effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| title_sort | effect of the mantle and core matter phase state on the course of geodynamic processes |
| topic | mantle Earth's core phase state fluidfluid plume |
| topic_facet | мантія ядро Землі фазовий стан флюїд плюм mantle Earth's core phase state fluidfluid plume |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286287 |
| work_keys_str_mv | AT usenkoov theeffectofthemantleandcorematterphasestateonthecourseofgeodynamicprocesses AT usenkoov vplivfazovogostanurečovinimantíítaâdranaperebíggeodinamíčnihprocesív AT usenkoov effectofthemantleandcorematterphasestateonthecourseofgeodynamicprocesses |