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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 218 毫秒
1.
采用弹性挠曲模型,利用球谐函数方法计算了欧亚板块均衡大地水准面异常.均衡大地水准面异常消除了地形起伏、地壳物质补偿的影响,主要反映了地幔物质密度异常以及核幔边界起伏和热状态的不均匀分布特征,而这种物质密度和热状态的不均匀分布导致了地幔物质的流动.针对滤波后的均衡大地水准面异常分别计算了欧亚板块大尺度和中尺度的地幔对流,并进行了构造和地球动力学分析.结果表明,现今欧亚板块的地壳运动与地幔对流有着密切的联系.  相似文献   

2.
在小尺度地幔对流模型的基础上,建立了顾及岩石层与地幔耦合的地幔对流模型,考虑到岩石层对上地幔小尺度对流的弹性响应,将上地幔视为一均匀的等粘滞系数的牛顿粘滞流体,其对注能量来源于下地幔,用热流体动力学基本方程得到地上地幔对流在壳幔边界处的垂向应力作为弹性板弯曲方程的垂直加载,来耦合弹性岩石层和可流动地幔,推导了两者耦合下区域重力异常和上地幔小尺度对流的相关方程,用以反演上地幔小尺度对流场模式和岩石层底部拖力场格局,对比了有,无弹性岩石层影响的模型之间的差异,并对模型应用范围,特别要板块边界水平均造力可能产生的影响,作了进一步探讨。  相似文献   

3.
崔荣花  方剑  王勇 《地球物理学报》2021,64(4):1279-1290
本文利用数值法求解瞬时地幔对流问题以模拟大地水准面异常.利用两个较新的S波速度异常层析模型SEMUCB_WM1和TX2019slab,将其转换为密度异常作为控制方程的浮力驱动项;采取的黏度结构模型中,上下地幔的黏度比为1∶50.为了研究地幔不同结构对罗斯海海域大地水准面异常的影响,分别提取上、下地幔的密度异常正/负值,作为对流控制方程的输入项,计算相应的模拟大地水准面异常.将模拟大地水准面异常与观测值进行对比,发现罗斯海海域的大地水准面异常主要来自下地幔及上地幔的负密度(波速)异常,下地幔正密度异常对该区域大地水准面负异常也有一定的贡献.本文认为,地幔密度负异常在罗斯海海域大地水准面异常的形成中占据主导作用,地幔对流的动力学效应对该区域大地水准面异常的形成影响较弱.  相似文献   

4.
板块绝对运动及地幔热对流   总被引:10,自引:2,他引:8       下载免费PDF全文
本文以板块绝对运动AM1-2模型为边界条件探讨了不同的瑞利数下地幔热对流模型.结果表明,瑞利数小于10000(529.41)时,地幔对流呈现以板块驱动图式,运动的极型场和环型场由板块运动激发,两种场占有差不多相同的功率.当瑞利数增加到接近或略超过最低临界值时(约1.5倍),对流呈现出复杂状态:1.板块运动速率小于下伏地幔对流速率;2.区域性的双层对流环出现;3.对流谱成分发生变化;4.环型场仅在地幔很浅的区域中起作用,而在地幔深部对流图式中影响很小.  相似文献   

5.
地震层析成像-地幔对流新模型的研究   总被引:4,自引:4,他引:4  
利用地震层析成像数据计算地幔对流模型的方法.假设地幔地震层析成像数据对应的地幔横向不均匀结构是地幔热对流的结果,将地震层析成像数据转化为地幔温度不均匀分布.该方法考虑热流体动力学的3个基本方程,以及热输运方程中的非线性项,直接将上述地震层析成像转化的地幔温度不均匀分布作为内部荷载直接引入基本方程,进而反演计算地幔对流的基本格局.理论结果表明,对流格局不仅依赖地震层析成像数据,而且在很大程度上受地幔动力学框架和热动力参数(如Rayleigh数)以及边界条件和系统响应函数的影响.  相似文献   

6.
钟时杰 《地球物理学报》2021,64(10):3478-3502
这篇综述讨论大空间、大时间尺度的地幔动力学近几十年的发展和现状,着重讨论了相关的观测及其动力学意义.这些观测包括现在地球的板块运动的基本特性,中、长波重力异常及大地水准面异常,地震层析成像得到的地幔结构,以及过去10亿年超级大陆Pangea和Rodinia的形成、裂解和演化,及火山岩浆活动.关于地球动力学模型的讨论是围绕着这些相关的观测而进行的.涉及到的一些主要问题包括以下.第一,地幔动力学研究显示,地震层析成像得到的下地幔的二阶结构(比如核幔边界附近的LLSVP结构),和俯冲带的快速异常体,可以解释为过去1亿年左右的板块运动和地幔对流的结果;第二,地幔三维结构作为地幔对流的驱动力,是导致中、长波重力及大地水准面异常的直接原因;结合地幔动力学模拟,观测的大地水准面异常对地幔黏性结构提供了强有力的约束,很可靠的结果之一是下地幔的黏性比上地幔要高至少一个量级,并且最近的研究确定软流圈的存在;第三,过去10亿年大陆块体经历过的Rodinia和Pangea两期超级大陆的形成和破裂是地幔动力学在地表的反映.地幔结构在Pangea形成过程中是一阶结构(即一个半球是冷的下降流,而另一个半球是热的上涌流)主导的,而现在的二阶为主导的地幔结构是Pangea形成后,破裂前或破裂过程中才形成的;地幔动力学和其他研究支持地幔结构在一阶和二阶间转换的1-2-1模型;第四,板块构造在地球上的起源和动力机制依然是充满争议和不确定的课题,但是这些问题同时也是重要的地球动力学基本问题.  相似文献   

7.
地幔对流使得地球表面及核幔边界发生形变,这种由地球深部的动力学过程所引起的形变对大地水准面异常的贡献与地球内部密度异常的贡献具有相当的量级,但符号相反,而由于地表的短周期地质作用所引起的地球表面形变的屏蔽作用,这种长波长、长周期的动力地球表面形变在目前还无法直接观测出来。本文首先从观测大地水准面异常中将地球内部密度异常的贡献去掉,并根据地震层析所得出的核幔边界形变,求得了动力地球表面形变。其结果将对地球内部的动力学过程尤其是粘滞度分布提供十分有用的信息。  相似文献   

8.
利用地震层析成像数据计算地幔对流模型的方法。假设地幔地震层析成像数据对应的地幔横向不均匀结构是地幔热对流的结果,将地震层析成像数据转化为地幔温度不均匀分布。该方法考虑热流体动力学的3个基本方程,以及热输运方程中的非线性项,直接将上述地震层析成像转化的地幔温度不均匀分布作为内部荷载直接引入基本方程,进而反演计算地幔对流的基本格局。理论结果表明,对流格局不仅依赖地震层析成像数据,而且在很大程度上受地幔动力学框架和热动力参数(如Rayleigh数)以及边界条件和系统响应函数的影响。  相似文献   

9.
建立了区域重力均衡异常的物理模型,假定区域重力均衡异常源于上地幔密度分布横向不均匀以及由上地幔小尺度对流产生的边界形变.导出了区域重力均衡异常和上地幔小尺度对流之间的相关方程,讨论了该方程在地球动力学研究中的应用.应用几种模型计算上地幔小尺度对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力场.结果表明,将这一相关方程用于利用区域重力均衡异常研究地壳及上地幔应力状态,将有广阔的前景.  相似文献   

10.
利用地震层析成像数据计算地幔对流新模型的探讨   总被引:5,自引:3,他引:5       下载免费PDF全文
假设地幔地震层析成像数据对应的地幔横向不均匀结构是地幔热对流的结果. 将地震层析成像数据转化为地幔温度(或密度)不均匀分布,考虑热流体动力学的三个基本方程,顾及热输运方程中的非线性项,直接将地震层析成像转化的地幔温度不均匀分布作为内部荷载引入基本方程, 反演计算地幔对流. 本文在利用地震层析成像数据计算地幔对流模型的新理论和方法的基础上,用SH12WM13地震层析成像模型数据,计算了全球地幔对流格局. 结果表明,对流格局不仅依赖地震层析成像数据,而且在很大程度上受地幔动力学框架、热动力参数和边界条件的所确定的系统响应函数的影响. 显示了地幔中复杂的对流格局,特别是区域性层状对流以及多层对流环可能在地幔中存在的现象.  相似文献   

11.
Introduction The velocity field of surface plate motion can be split into a poloidal and a toroidal parts.At the Earth′s surface,the toroidal component is manifested by the existence of transform faults,and the poloidal component by the presence of convergence and divergence,i.e.spreading and subduc-tion zones.They have coupled each other and completely depicted the characteristics of plate tec-tonic motions.The mechanism of poloidal field has been studied fairly clearly which is related to …  相似文献   

12.
地幔对流的数值模拟及其与表面观测的关系   总被引:9,自引:3,他引:9       下载免费PDF全文
本文从基本的热对流方程出发,并结合地幔对流特点,特别考虑到自重及非线性影响,探讨地幔对流及其与表面观测的关系,发展了相应的数值方法.结果表明,计算得到的长波大地水准面、地表地形、板块速度场水平散度与观测值符合程度较好.上、下地幔的非绝热温度异常与由地震层析得到的地震波速异常显示一定的相关性.地幔内部的流动呈现复杂形态,反映了高瑞利数对流的特征.  相似文献   

13.
Numerical experiments have been carried out on two-dimensional thermal convection, in a Boussinesq fluid with infinite Prandtl number, at high Rayleigh numbers. With stress free boundary conditions and fixed heat flux on upper and lower boundaries, convection cells develop with aspect ratios (width/depth) λ? 5, if heat is supplied either entirely from within or entirely from below the fluid layer. The preferred aspect ratio is affected by the lateral boundary conditions. If the temperature, rather than the heat flux, is fixed on the upper boundary the cells haveλ ≈ 1. At Rayleigh numbers of 2.4 × 105 and greater, small sinking sheets are superimposed on the large aspect ratio cells, though they do not disrupt the circulation. Similar two-scale flows have been proposed for convection in the earth's mantle. The existence of two scales of flow in two-dimensional numerical experiments when the viscosity is constant will allow a variety of geophysically important effects to be investigated.  相似文献   

14.
Mass heterogeneities in the earth's mantle are retrieved from the gravity data and the topography of the core-mantle boundary as well as the topography of the earth's surface. A mantle circulation induced by the heterogeneities is modelled by solving the Stokes problem for incompressible Newtonian fluid. The derived models of mantle motions correlate well with the plate tectonics and point at a close relation between the surface tectonic activity and the processes in the vicinity of the core-mantle boundary.  相似文献   

15.
This study considers two-dimensional mantle flow beneath a rigid lithosphere. The lithosphere which forms the upper boundary of a convecting region moves with a prescribed uniform horizontal velocity, and thickens with distance from the accreting plate boundary as it cools. Beneath the lithosphere, the mantle deforms viscously by diffusion creep and is heated radiogenically from within. Solutions for thermal convection beneath the lithosphere are obtained by finite-difference methods. Two important conclusions have resulted from this study: (1) convective patterns of large aspect ratio are stable beneath a rigid moving lithosphere; (2) even for a lithosphere velocity as small as 3 cm/yr. and a Rayleigh number as large as 106, mantle circulation with large aspect ratio is driven dominantly by the motion of the lithosphere rather than by temperature gradients within the flow. Gravity, topography and heat flow are determined and implications for convection in the upper mantle are discussed.  相似文献   

16.
朱涛  马宗晋  冯锐 《地球物理学报》2006,49(5):1347-1358
建立了三维黏度扰动下的变黏度地幔对流模型,并提供了在引入地幔的三维地震波速度结构下相应的求解方法. 依此反演了瑞利数Ra = 106时,两种不同边界条件下的极、环型场对流图像,这有助于深化对地幔物质流动和大地构造运动的深部动力学过程的认识和理解. 研究结果表明,不但地幔浅部的极型场对流图像显示出了与大地构造运动的相关性并揭示了其深部动力学过程,更重要的是,地幔浅部的环型场对流图像首次为我们认识和理解板块构造的水平与旋转运动提供了重要的信息:环型场速度剖面中在赤道附近存在一条大致南东东—北西西向的强对流条带,可能与环赤道附近大型剪切带的形成相关,进而表明可能是该带强震发生的深部动力学背景;在南北半球存在的旋转方向相反的对流环表明它们整体上可能存在差异旋转.  相似文献   

17.
Convection in the Earth's core is driven much harder at the bottom than the top. This is partly because the adiabatic gradient steepens towards the top, partly because the spherical geometry means the area involved increases towards the top, and partly because compositional convection is driven by light material released at the lower boundary and remixed uniformly throughout the outer core, providing a volumetric sink of buoyancy. We have therefore investigated dynamo action of thermal convection in a Boussinesq fluid contained within a rotating spherical shell driven by a combination of bottom and internal heating or cooling. We first apply a homogeneous temperature on the outer boundary in order to explore the effects of heat sinks on dynamo action; we then impose an inhomogeneous temperature proportional to a single spherical harmonic Y 2² in order to explore core-mantle interactions. With homogeneous boundary conditions and moderate Rayleigh numbers, a heat sink reduces the generated magnetic field appreciably; the magnetic Reynolds number remains high because the dominant toroidal component of flow is not reduced significantly. The dipolar structure of the field becomes more pronounced as found by other authors. Increasing the Rayleigh number yields a regime in which convection inside the tangent cylinder is strongly affected by the magnetic field. With inhomogeneous boundary conditions, a heat sink promotes boundary effects and locking of the magnetic field to boundary anomalies. We show that boundary locking is inhibited by advection of heat in the outer regions. With uniform heating, the boundary effects are only significant at low Rayleigh numbers, when dynamo action is only possible for artificially low magnetic diffusivity. With heat sinks, the boundary effects remain significant at higher Rayleigh numbers provided the convection remains weak or the fluid is stably stratified at the top. Dynamo action is driven by vigorous convection at depth while boundary thermal anomalies dominate in the upper regions. This is a likely regime for the Earth's core.  相似文献   

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