大陆岩石圈、地幔底部异常体与地幔对流相互作用的数值模拟

详细信息   

• 责任者：杨亭^c中国科学技术大学^d1984^e博士研究生 ; 傅容珊 ; 黄川 ; 班磊
• 刊名：地球物理学报
• 出版年：2014
• 卷期：57^b4
• 页码：1049～1061
• 索书号：P260.66/141
• 图表：^c表2参39插图
• 文摘期号：2014/09

摘要

在地球表层存在着占地表面积约30%的具有低固有密度、高黏度的大陆岩石圈。由于其特殊的物理化学性质，大陆岩石圈通常不直接参与下方的地幔对流，但其与地幔对流格局有着重要的相互影响。大量研究显示，在中太平洋和非洲的下地幔底部，存在着两块占核幔边界(CMB)面积约20%的高密度热化学异常体(由于其剪切波速度较低，常称作低剪切波速度省(LSVPs))。LSVPs的演化既受地幔对流的影响，同时也影响地幔物质运动的格局和动力学过程。该文系统研究了存在大陆岩石圈，下地幔LSVPs的地幔对流模型。模拟结果显示：(1)当大陆体积较小时，其边缘常伴随着俯冲，大陆区域地幔常处于下涌状态，其上地幔温度较低，大陆岩石圈在水平方向处于压应力状态；随着大陆体积的增大，大陆边缘的俯冲逐渐减弱，大陆区域地幔由下涌转为上涌，其上地幔温度较高，大陆岩石圈水平方向处于拉应力状态；(2)岩石圈与软流圈边界(LAB)在大陆下方较深，温度较低；在海洋区域较浅，温度较高；随着大陆体积的增大，陆洋之间LAB深度、温度的差异逐渐减小；(3)大陆区域地幔底部LSVPs物质的丰度与大陆的体积呈正相关；当大陆体积较小时，大陆下方的LSVPs丰度比海洋区域少；随着大陆体积的增大，大陆下方LSVPs的丰度逐渐增大；(4)海洋地区地表热流高，且随时间波动大，大陆地区地表热流低，随时间波动较小；LSVPs区域的核幔边界热流低。