地球


地球のダイナミクス

対流は、水平方向の密度勾配から得られる浮力によって駆動される流体内の熱の流れを表す用語です。マントルの密度勾配は、主に水平方向の温度勾配(および化学的/組成的な水平方向の勾配)に由来します。熱境界層(温度が表面値から平均マントル温度まで連続的に変化する)では、この浮力が不安定性を引き起こし、流体が境界層を離れてシステム内部全体で上昇または下降することを可能にします。

マントルは粘弾性固体であり、応力に応答して粘弾性と弾性の両方で動作することを意味します。マントルの粘性の性質は、地球の表面でプレートテクトニクスとして現れるマントルのゆっくりとしたクリープで明らかです。マントル岩の弾力性は、海の島の鎖の周りの海底の屈曲で明らかです(例:Kearey、2009年)。流体の上にある完全に弾性のある地殻層を想定することにより、荷重に応じた屈曲の高さを決定できます。これらの理論値は、海底マウントに対する海洋地殻の応答と比較して、マントルの弾性応答を決定できます。

熱伝導と固相線下の対流によって、惑星の内部から熱が除去されます。固相線下対流は、固体材料内の拡散または転位クリープから発生します。惑星の内部と冷却面の間の温度差は、対流に必要な温度勾配を維持します。

熱は、マントル内の対流を駆動する主なエネルギー源です。マントル内の熱は、内部源(ウラン、トリウム、カリウムの元素の放射性崩壊)、コアから放出される熱、および地球全体の経年冷却(惑星形成から残された残留熱とより高い生産量)に由来します。過去の放射性加熱の影響)。

マントル対流は地球の表面に現れます。海嶺は受動的な湧昇マントル物質の場所に対応し、海溝は対流湧昇(沈み込み)の場所に対応します。湧昇と下降の対流のサイクルは、リソスフェアをマントルにリサイクルするのに役立ち、尾根で新しいリソスフェアを生成し、沈み込みゾーンでそれを取り除きます。図2は、高温の湧昇プルーム(赤)と低温の沈み込むスラブ(青)を伴うマントル対流セルの描写を示しています。図1は、湧昇プルーム、中央海嶺での受動的湧昇、沈み込むスラブ(湧昇)を伴うマントル対流の描写を示しています。また、大低せん断速度の領域、超低速度ゾーン、およびポストペロブスカイトの領域も示しています。

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