Convecção do Manto e Forças Motrizes das Placas

O movimento das placas é sustentado pela lenta renovação convectiva do manto, com o afundamento de placas subduzidas densas e o deslizamento gravitacional das placas para longe das dorsais, fornecendo as forças motrizes dominantes.

Definition

As forças motrizes das placas são o conjunto de forças gravitacionais e viscosas — principalmente a tração da placa (slab pull), o empurrão da dorsal (ridge push) e o arrasto do manto — que surgem da convecção térmica no manto e governam a velocidade e a direção do movimento das placas litosféricas.

Scope

Este tópico aborda a dinâmica por trás da tectônica de placas: convecção térmica no manto, o equilíbrio entre a tração da placa (slab pull), o empurrão da dorsal (ridge push) e o arrasto basal, e o papel das plumas do manto. Ele trata dos impulsionadores físicos do movimento das placas, complementando a descrição cinemática das fronteiras e adjacente às preocupações mais profundas da geofísica.

Core questions

• A convecção do manto é de manto inteiro ou em camadas?
• Quais forças dominam o movimento das placas e como elas se relacionam com o comprimento da placa e a área da placa?
• Como as plumas do manto se relacionam com a convecção em escala de placa?

Key theories

A tração da placa (slab pull) como a força motriz dominante

Forsyth e Uyeda mostraram, por meio da análise de equilíbrio de forças, que as placas ligadas a longas placas subduzidas se movem mais rapidamente, implicando que a tração da placa é o principal motor do movimento das placas, enquanto o empurrão da dorsal e o arrasto basal são secundários.

Hipótese da pluma do manto

Morgan propôs que ascensões estreitas de material quente do manto profundo, fixas em relação ao movimento das placas, produzem trilhas vulcânicas de pontos quentes e representam um componente convectivo distinto do fluxo em escala de placa.

Mechanisms

O calor do núcleo e da desintegração radioativa impulsiona o lento fluxo do manto sólido. A litosfera oceânica fria e densa afunda nas zonas de subducção, puxando a placa adjacente (tração da placa); a dorsal elevada exerce um empurrão gravitacional na placa (empurrão da dorsal); e o acoplamento viscoso entre a base da placa e o fluxo subjacente do manto pode impulsionar ou resistir ao movimento. Plumas localizadas adicionam um fluxo convectivo separado, em grande parte vertical.

Clinical relevance

A compreensão das forças motrizes explica por que algumas placas se movem mais rápido do que outras, restringe modelos de longo prazo de nível do mar e mudanças climáticas impulsionadas pela alteração do fluxo do manto, e informa interpretações de vulcanismo e soerguimento intraplaca.

History

Arthur Holmes sugeriu a convecção do manto como um mecanismo motor na década de 1930. Após o estabelecimento da tectônica de placas, análises quantitativas na década de 1970 — notavelmente o estudo de equilíbrio de forças de Forsyth e Uyeda e a hipótese da pluma de Morgan — esclareceram as contribuições relativas das forças motrizes candidatas.

Debates

Convecção de manto inteiro versus convecção em camadas

Se o manto convecta como uma única camada ou como duas camadas circulando separadamente tem sido contestado há muito tempo; a tomografia sísmica mostrando placas penetrando no manto inferior favorece a convecção de manto inteiro, mas os reservatórios geoquímicos sugerem alguma estratificação persistente.

Key figures

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

Seminal works

• forsythuyeda1975
• morgan1971

Frequently asked questions

Qual é a principal força que move as placas tectônicas?

A maioria das evidências aponta para a tração da placa (slab pull) — o peso da litosfera fria e densa afundando nas zonas de subducção — como a força motriz dominante, com o empurrão da dorsal e o arrasto do manto desempenhando papéis menores.