Discriminare la composizione del mantello inferiore

Limitare la composizione della massa terrestre è fondamentale per comprendere la formazione e l’evoluzione del nostro pianeta. Mentre il mantello inferiore rappresenta la maggior parte della massa silicato terra, è anche il meno accessibile., Poiché i vincoli sperimentali e teorici di fisica minerale sull’elasticità minerale a temperature e pressioni del mantello più basse sono migliorati, i confronti tra i profili di velocità sismica e densità previsti per le composizioni di massa ipotizzate e i modelli sismici 1D sono diventati comuni. Tuttavia, il grado in cui una data composizione è un adattamento migliore o peggiore di un’altra composizione non è sempre riportato, né vengono discusse le influenze del profilo di temperatura presunto e altre incertezze., Qui confrontiamo velocità e densità sismiche per composizioni di massa di perovskitite, pirolite e harzburgite calcolate utilizzando tecniche avanzate ab initio per esplorare la misura in cui le incertezze associate influenzano la nostra capacità di distinguere tra composizioni candidate. Troviamo che le differenze previste tra le composizioni del modello sono spesso inferiori all’influenza delle incertezze di temperatura e quindi questi confronti mancano di potere discriminatorio., L’incapacità di distinguere tra composizioni è in gran parte dovuta all’elevata sensibilità delle proprietà sismiche alla temperatura accompagnata da incertezze nella geotermia del mantello, accoppiata con una diminuita sensibilità della velocità sismica alla composizione verso la base del mantello. Un’eccezione importante è la transizione di spin in (Mg,Fe)O-ferropericlasi, che si prevede dia una variazione distinta nella velocità dell’onda compressiva che dovrebbe distinguere tra composizioni relativamente ferro-magnesiane e ricche di silice., Tuttavia, l’assenza di un’apparente firma di transizione di spin nei profili sismici 1D globali è un problema irrisolto significativo in geofisica e ha importanti implicazioni geochimiche. L’approccio che presentiamo qui per stabilire il potere discriminatorio per tali confronti può essere applicato a qualsiasi stima delle velocità sismiche e delle incertezze associate e offre uno strumento semplice per valutare la robustezza dei confronti del modello.