Földköpeny-konvekció és lemezmozgató erők

A lemezmozgást a földköpeny lassú konvektív átfordulása tartja fenn, ahol a sűrű, szubdukálódó lemezek süllyedése és a lemezek gravitációs csúszása a hátságoktól távol a domináns hajtóerők.

Definition

A lemezmozgató erők azok a gravitációs és viszkózus erők – főként a lemezhúzás, a hátságnyomás és a földköpeny-súrlódás –, amelyek a földköpenyben zajló termikus konvekcióból erednek, és szabályozzák a litoszféra lemezek mozgásának sebességét és irányát.

Scope

Ez a téma a lemeztektonika mögött meghúzódó dinamikát tárgyalja: a termikus konvekciót a földköpenyben, a lemezhúzás (slab pull), a hátságnyomás (ridge push) és az alap súrlódás (basal drag) közötti egyensúlyt, valamint a földköpeny-csóvák szerepét. A lemezmozgás fizikai hajtóerőit kezeli, kiegészítve a határok kinematikai leírását és kapcsolódva a geofizika mélyebb kérdéseihez.

Core questions

• A földköpeny konvekciója egész köpenyre kiterjedő vagy rétegzett?
• Mely erők dominálják a lemezmozgást, és hogyan aránylanak a lemez hosszához és a lemez területéhez?
• Hogyan kapcsolódnak a földköpeny-csóvák a lemezléptékű konvekcióhoz?

Key theories

A lemezhúzás mint domináns hajtóerő

Forsyth és Uyeda erőegyensúly-elemzéssel kimutatta, hogy a hosszú, szubdukálódó lemezekhez kapcsolódó lemezek mozognak a leggyorsabban, ami arra utal, hogy a lemezhúzás a lemezmozgás elsődleges hajtóereje, míg a hátságnyomás és az alap súrlódás másodlagos.

Földköpeny-csóva hipotézis

Morgan azt javasolta, hogy a mély földköpenyből származó forró anyag keskeny feláramlásai, amelyek a lemezmozgáshoz képest rögzítettek, hotspot vulkáni nyomvonalakat hoznak létre, és a lemezléptékű áramlástól eltérő konvektív komponenst képviselnek.

Mechanisms

A magból és a radioaktív bomlásból származó hő hajtja a szilárd földköpeny lassú kúszását. A hideg, sűrű óceáni litoszféra a szubdukciós zónákban süllyed, húzva maga után a lemezt (lemezhúzás); a kiemelkedő hátság gravitációs nyomást gyakorol a lemezre (hátságnyomás); és a lemezalap és az alatta lévő földköpeny-áramlás közötti viszkózus csatolás vagy hajtja, vagy ellenáll a mozgásnak. A lokalizált csóvák külön, nagyrészt vertikális konvektív fluxust adnak hozzá.

Clinical relevance

A hajtóerők megértése magyarázatot ad arra, hogy egyes lemezek miért mozognak gyorsabban, mint mások, korlátozza a hosszú távú tengerszint- és éghajlatváltozás modelljeit, amelyeket a változó földköpeny-áramlás okoz, és tájékoztatja az intraplate vulkanizmus és emelkedés értelmezéseit.

History

Arthur Holmes az 1930-as években javasolta a földköpeny-konvekciót mint hajtómechanizmust. Miután a lemeztektonika megalapozódott, az 1970-es évek kvantitatív elemzései – különösen Forsyth és Uyeda erőegyensúly-vizsgálata és Morgan csóva-hipotézise – tisztázták a jelölt hajtóerők relatív hozzájárulásait.

Debates

Egész köpenyre kiterjedő versus rétegzett konvekció

Régóta vitatott, hogy a földköpeny egyetlen rétegként vagy két különállóan keringő rétegként konvektál-e; a szubdukálódó lemezeket az alsó földköpenybe behatoló szeizmikus tomográfia az egész köpenyre kiterjedő konvekciót támogatja, de a geokémiai rezervoárok bizonyos tartós rétegződésre utalnak.

Key figures

• Donald Forsyth
• Seiya Uyeda
• W. Jason Morgan
• Arthur Holmes

Seminal works

• forsythuyeda1975
• morgan1971

Frequently asked questions

Mi a fő erő, ami mozgatja a tektonikus lemezeket?

A legtöbb bizonyíték a lemezhúzásra – a hideg, sűrű litoszféra súlyára, amely a szubdukciós zónákban süllyed – mint domináns hajtóerőre mutat, a hátságnyomás és a földköpeny-súrlódás kisebb szerepet játszik.