همرفت گوشته و نیروهای محرک صفحات
حرکت صفحات توسط واژگونی همرفتی آهسته گوشته حفظ میشود، که در آن فرورفتن ورقههای فرورانشیافته چگال و لغزش گرانشی صفحات به دور از پشتهها، نیروهای محرک غالب را فراهم میکنند.
Definition
نیروهای محرک صفحات مجموعهای از نیروهای گرانشی و ویسکوز هستند — عمدتاً کشش فرورانش، رانش پشته، و کشش گوشته — که از همرفت حرارتی در گوشته ناشی میشوند و سرعت و جهت حرکت صفحات لیتوسفری را کنترل میکنند.
Scope
این موضوع به دینامیک پشت تکتونیک صفحهای میپردازد: همرفت حرارتی در گوشته، تعادل بین کشش فرورانش، رانش پشته، و کشش پایه، و نقش ستونهای گوشته. این موضوع به محرکهای فیزیکی حرکت صفحات میپردازد و توصیف کینماتیکی مرزها را تکمیل میکند و به مسائل عمیقتر ژئوفیزیک میپیوندد.
Core questions
- آیا همرفت گوشته به صورت تمامگوشتهای است یا لایهای؟
- کدام نیروها بر حرکت صفحات غالب هستند و چگونه با طول فرورانش و مساحت صفحه مقیاس میشوند؟
- ستونهای گوشته چگونه با همرفت در مقیاس صفحه مرتبط هستند؟
Key theories
- کشش فرورانش به عنوان نیروی محرک غالب
- فورسایت و اویدا با تحلیل تعادل نیروها نشان دادند که صفحاتی که به ورقههای فرورانشیافته طولانی متصل هستند، سریعترین حرکت را دارند، که نشان میدهد کشش فرورانش محرک اصلی حرکت صفحات است در حالی که رانش پشته و کشش پایه نقش ثانویه دارند.
- فرضیه ستون گوشته
- مورگان پیشنهاد کرد که بالاآمدگیهای باریک مواد داغ از گوشته عمیق، که نسبت به حرکت صفحه ثابت هستند، مسیرهای آتشفشانی نقاط داغ را تولید میکنند و یک جزء همرفتی متمایز از جریان در مقیاس صفحه را نشان میدهند.
Mechanisms
گرما از هسته و از واپاشی رادیواکتیو باعث خزش آهسته گوشته جامد میشود. لیتوسفر اقیانوسی سرد و چگال در مناطق فرورانش فرو میرود و صفحه دنبالهرو را میکشد (کشش فرورانش)؛ پشته مرتفع یک رانش گرانشی بر صفحه وارد میکند (رانش پشته)؛ و جفتشدگی ویسکوز بین پایه صفحه و جریان گوشته زیرین میتواند حرکت را تحریک یا مقاومت کند. ستونهای موضعی یک شار همرفتی جداگانه و عمدتاً عمودی را اضافه میکنند.
Clinical relevance
درک نیروهای محرک توضیح میدهد که چرا برخی صفحات سریعتر از دیگران حرکت میکنند، مدلهای تغییرات طولانیمدت سطح دریا و تغییرات اقلیمی ناشی از تغییر جریان گوشته را محدود میکند، و تفاسیر آتشفشانخیزی و بالاآمدگی درونصفحهای را روشن میسازد.
History
آرتور هولمز در دهه ۱۹۳۰ همرفت گوشته را به عنوان یک مکانیسم محرک پیشنهاد کرد. پس از تثبیت تکتونیک صفحهای، تحلیلهای کمی در دهه ۱۹۷۰ — به ویژه مطالعه تعادل نیروهای فورسایت و اویدا و فرضیه ستون مورگان — سهم نسبی نیروهای محرک کاندید را روشن ساختند.
Debates
- همرفت تمامگوشتهای در مقابل همرفت لایهای
- اینکه آیا گوشته به صورت یک لایه واحد همرفت میکند یا به صورت دو لایه جداگانه در گردش است، مدتها مورد بحث بوده است؛ توموگرافی لرزهای که نشاندهنده نفوذ ورقهها به گوشته پایینی است، از همرفت تمامگوشتهای حمایت میکند، اما مخازن ژئوشیمیایی نشاندهنده برخی لایهبندیهای پایدار هستند.
Key figures
- Donald Forsyth
- Seiya Uyeda
- W. Jason Morgan
- Arthur Holmes
Related topics
Seminal works
- forsythuyeda1975
- morgan1971
Frequently asked questions
- نیروی اصلی که صفحات تکتونیکی را حرکت میدهد چیست؟
- بیشتر شواهد به کشش فرورانش — وزن لیتوسفر سرد و چگال که در مناطق فرورانش فرو میرود — به عنوان نیروی محرک غالب اشاره دارد، در حالی که رانش پشته و کشش گوشته نقشهای کوچکتری ایفا میکنند.