
【科學家發現地球地幔對流的真正機制】科學家發現地球地幔對流的真正機制
(報道)據騰訊科學:地球內部礦物的對流模式在地球物理、地球化學及地球動力學界一直是一個十分有爭議的話題,層段對流模式常為地球化學所欽睞,而地幔整體對流模式則為地球動力學所推崇 。北京高壓科學研究中心陳久華研究員根據對最新報道的下地幔礦物布氏巖(Bridgmanite)與鎂方鐵礦(magnesiowüstite)組合的高壓流變實驗結果及長期以來地球物理觀測結果的分析,提出地球內部的礦物實際上在以一種混合模式對流(圖) 。該論述發表在2016年1月8日《科學》雜志 。
布氏巖與鎂方鐵礦流變強弱相間的礦物組合在高應變的條件下會發生應變的局域化,從而導致在礦物組合體中形成局部軟化層 , 根據Handy混合相流變的半經驗理論及布氏巖和鎂方鐵礦的流變數據計算 , 該礦物組合局部軟化層的粘度比組合主體的粘度低約1.5個數量級 , 使粘度比過渡帶高近2個數量級的下地幔仍有局部易于礦物流動,長期的流動會導致流動區域礦物晶體的擇優取向,形成地震波傳播的各向異性,因此局部地震波速的各向異性成為礦物流動區域的標志 。
地震波橫波各向異性沿徑向變化的研究曾在下地幔頂部和底部發現各向異性現象,顯示礦物在下地幔頂部及底部的流動,結合下地幔中觀測到的下沉俯沖帶及上浮熱柱,下地??尚纬蓪佣螌α?。然而,單純獨立的層段對流,無法提供足夠的層間熱傳導,因而可能導致過熱的下地幔 。
大量的地震觀測結果顯示部分俯沖帶會在過渡帶與下地幔的邊界彎轉 , 隨次生熱柱返回地表,而部分俯沖帶會穿過過渡帶與下地幔邊界,到達核-幔邊界,形成下地幔層段對流或地幔整體對流 。因此綜合所有實驗與觀測的結果,混合對流模式才是地幔對流真正機制 。
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