在行星化学分异的早期,岩浆逐渐冷却,矿物先后结晶并由下往上依次堆积。镁质硅酸盐矿物首先结晶析出,由于重力作用堆积在行星体下部形成幔体;当岩浆洋进一步结晶,富含铁的残余生成物密度更大,后续结晶的铁质矿物堆晶因为重力不稳定向下沉降到行星幔中,而原来深部的富镁岩石上涌。
翻转假说广泛存在于不同星体的演化历史,比如地球、火星、月球。由于初始组成,星体大小,熔融程度等差异,不同星体的翻转模型最终导致的矿物组成存在很大差异。导致翻转的成因可大致归结为3方面:①残余岩浆演化生成了密度更大的矿物;②矿物结构相变导致密度改变;③由于压缩性质不同,矿物密度对压力的差异化响应。翻转可由瑞利-泰勒不稳定性描述,其翻转时间的计算公式如下:
式中η为黏度;γ为密度梯度;g为重力加速度;d为固化层厚度。
堆积层翻转为行星内部对流提供能量来源,可延缓或者抑制热对流作用;在翻转过程中生热元素的重新分布直接决定了行星幔体的初始温度和热演化起点;圈层翻转的动力学过程对于解释岩浆源区成因,磁场产生机理具有重要意义。这些在行星演化早期较短时间内发生的岩浆洋固化结晶和翻转过程,必然在更长的时间尺度和更广的空间尺度上深刻地影响着行星演化。