Геодинамика и конвекция мантии
Геодинамика применяет физику деформируемых твердых тел и жидкостей к Земле, объясняя тектонику плит, конвекцию мантии и медленные потоки, которые вызывают горообразование, землетрясения и вулканизм.
Definition
Геодинамика — это изучение сил и процессов, которые вызывают движение и деформацию в твердой Земле, применяя механику сплошных сред, гидродинамику и теплоперенос к таким явлениям, как тектоника плит и конвекция мантии.
Scope
Эта область охватывает динамику твердой Земли: тектонику плит как поверхностное проявление конвекции мантии, реологию и термическую конвекцию мантии, прочность и деформацию литосферы, а также механику сплошных сред напряжений, деформаций и теплопереноса, которые управляют всеми этими процессами. Она рассматривает силы, движущие движение плит, стили и интенсивность мантийного потока, а также долгосрочную эволюцию термического и механического состояния планеты. Акцент делается на физических процессах, которые перемещают и деформируют твердую Землю в геологическом масштабе времени.
Sub-topics
Core questions
- Какие силы движут плиты и как работает тектоника плит на сфере?
- Как происходит конвекция твердой мантии и что контролирует ее интенсивность и стиль?
- Как прочность и реология литосферы формируют деформацию?
- Как напряжение, деформация и теплоперенос управляют динамикой твердой Земли?
Key concepts
- Тектоника плит и силы на границах плит
- Конвекция мантии и число Рэлея
- Реология мантии и литосферы
- Напряжение, деформация и механика сплошных сред
- Термическая эволюция Земли
Key theories
- Тектоника плит
- Литосфера разделена на жесткие плиты, которые движутся над более слабой астеносферой, взаимодействуя в зонах спрединга, субдукции и трансформных разломах; Маккензи и Паркер показали, что движения плит подчиняются жесткому вращению на сфере, объединяя дрейф континентов и спрединг морского дна.
- Термическая конвекция мантии
- Мантия, хотя и твердая, ползет в геологическом масштабе времени и конвектирует, чтобы отводить внутреннее тепло Земли; интенсивность конвекции, регулируемая числом Рэлея, организует восходящие и нисходящие потоки, которые движут движения плит.
Clinical relevance
Геодинамика обеспечивает объяснительную основу для землетрясений, вулканизма, горообразования и распределения природных ресурсов, а также информирует о долгосрочной оценке опасностей и нашем понимании термической и тектонической эволюции Земли и других планет.
History
Вегенер предложил теорию дрейфа континентов в 1912 году, а Холмс предположил конвекцию мантии как ее двигатель, но только в 1960-х годах спрединг морского дна и кинематика жестких плит Маккензи, Паркера и Моргана утвердили тектонику плит, после чего количественная геодинамика и моделирование конвекции мантии достигли зрелости.
Key figures
- Alfred Wegener
- Arthur Holmes
- Dan McKenzie
- Donald Turcotte
Related topics
Seminal works
- turcotte2014
- schubert2001
- mckenzie1967
Frequently asked questions
- Как твердая мантия может течь и конвектировать?
- В течение миллионов лет горные породы деформируются как чрезвычайно вязкая жидкость за счет медленной миграции дефектов кристаллической решетки, поэтому, хотя мантия тверда в человеческом масштабе времени, она ползет и конвектирует в геологическом масштабе, перенося тепло и приводя в движение плиты.
- Что движет движением тектонических плит?
- Плиты движутся в основном силами, связанными с конвекцией мантии, особенно притяжением холодных, плотных субдуцирующих плит, погружающихся в мантию, и толчком в зонах спрединга, при этом вся система организована конвективным отводом внутреннего тепла Земли.