ژئودینامیک و همرفت گوشته
ژئودینامیک فیزیک جامدات و سیالات تغییر شکلپذیر را در مورد زمین به کار میگیرد و تکتونیک صفحهای، همرفت گوشته، و جریان آهستهای را توضیح میدهد که باعث کوهزایی، زمینلرزهها، و آتشفشانها میشود.
Definition
ژئودینامیک مطالعه نیروها و فرآیندهایی است که حرکت و تغییر شکل را در زمین جامد به پیش میبرند، و مکانیک محیطهای پیوسته، دینامیک سیالات، و انتقال حرارت را به پدیدههایی مانند تکتونیک صفحهای و همرفت گوشته اعمال میکند.
Scope
این حوزه دینامیک زمین جامد را پوشش میدهد: تکتونیک صفحهای به عنوان بیان سطحی همرفت گوشته، رئولوژی و همرفت حرارتی گوشته، استحکام و تغییر شکل لیتوسفر، و مکانیک محیطهای پیوسته تنش، کرنش، و انتقال حرارت که بر همه اینها حاکم است. این حوزه به نیروهایی میپردازد که حرکت صفحات را به پیش میبرند، سبکها و شدت جریان گوشته، و تکامل بلندمدت وضعیت حرارتی و مکانیکی سیاره. تأکید بر فرآیندهای فیزیکی است که زمین جامد را در طول زمان زمینشناختی حرکت داده و تغییر شکل میدهند.
Sub-topics
Core questions
- چه نیروهایی صفحات را به حرکت درمیآورند و تکتونیک صفحهای چگونه بر روی یک کره عمل میکند؟
- گوشته جامد چگونه همرفت میکند و چه چیزی شدت و سبک آن را کنترل میکند؟
- استحکام و رئولوژی لیتوسفر چگونه تغییر شکل را شکل میدهد؟
- تنش، کرنش، و انتقال حرارت چگونه بر دینامیک زمین جامد حاکم هستند؟
Key concepts
- تکتونیک صفحهای و نیروهای مرز صفحه
- همرفت گوشته و عدد رایلی
- رئولوژی گوشته و لیتوسفر
- تنش، کرنش، و مکانیک محیطهای پیوسته
- تکامل حرارتی زمین
Key theories
- تکتونیک صفحهای
- لیتوسفر به صفحات صلب تقسیم میشود که بر روی آستنوسفر ضعیفتر حرکت میکنند و در پشتههای گسترشدهنده، مناطق فرورانش، و گسلهای ترانسفورم با یکدیگر تعامل دارند؛ مککنزی و پارکر نشان دادند که حرکات صفحات از چرخش صلب بر روی یک کره پیروی میکنند و رانش قارهای و گسترش کف اقیانوس را یکپارچه ساختند.
- همرفت حرارتی گوشته
- گوشته، اگرچه جامد است، در طول زمان زمینشناختی به آرامی میخزد و برای دفع گرمای داخلی زمین همرفت میکند؛ شدت همرفت، که توسط عدد رایلی کنترل میشود، بالاآمدگیها و فرورفتگیهایی را سازماندهی میکند که حرکت صفحات را به پیش میبرند.
Clinical relevance
ژئودینامیک چارچوب توضیحی برای زمینلرزهها، آتشفشانها، کوهزایی، و توزیع منابع طبیعی را فراهم میکند و ارزیابی بلندمدت خطرات و درک ما از تکامل حرارتی و تکتونیکی زمین و سایر سیارات را اطلاعرسانی میکند.
History
وگنر در سال 1912 نظریه رانش قارهای را پیشنهاد کرد و هولمز همرفت گوشته را به عنوان موتور آن مطرح نمود، اما تنها در دهه 1960 بود که گسترش کف اقیانوس و کینماتیک صفحه صلب توسط مککنزی، پارکر، و مورگان، تکتونیک صفحهای را تثبیت کرد، و پس از آن ژئودینامیک کمی و مدلسازی همرفت گوشته به بلوغ رسید.
Key figures
- Alfred Wegener
- Arthur Holmes
- Dan McKenzie
- Donald Turcotte
Related topics
Seminal works
- turcotte2014
- schubert2001
- mckenzie1967
Frequently asked questions
- چگونه گوشته جامد میتواند جریان یابد و همرفت کند؟
- در طول میلیونها سال، سنگ مانند یک سیال بسیار چسبناک از طریق مهاجرت آهسته نقصهای بلوری تغییر شکل میدهد، بنابراین اگرچه گوشته در مقیاس زمانی انسانی جامد است، اما در مقیاسهای زمینشناختی میخزد و همرفت میکند و گرما را منتقل کرده و حرکت صفحات را به پیش میبرد.
- چه چیزی حرکت صفحات تکتونیکی را به پیش میبرد؟
- صفحات عمدتاً توسط نیروهای مرتبط با همرفت گوشته به حرکت درمیآیند، به ویژه کشش صفحات فرورانشکننده سرد و چگال که به داخل گوشته فرو میروند و فشار در پشتههای گسترشدهنده، با کل سیستمی که توسط دفع همرفتی گرمای داخلی زمین سازماندهی شده است.