Địa động lực học và Đối lưu Manti
Địa động lực học áp dụng vật lý học về chất rắn và chất lỏng biến dạng vào Trái Đất, giải thích kiến tạo mảng, đối lưu manti, và dòng chảy chậm chạp thúc đẩy quá trình hình thành núi, động đất và hoạt động núi lửa.
Definition
Địa động lực học là ngành nghiên cứu các lực và quá trình thúc đẩy chuyển động và biến dạng trong lòng Trái Đất rắn, áp dụng cơ học môi trường liên tục, động lực học chất lỏng và truyền nhiệt vào các hiện tượng như kiến tạo mảng và đối lưu manti.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm động lực học của Trái Đất rắn: kiến tạo mảng như biểu hiện bề mặt của đối lưu manti, lưu biến học và đối lưu nhiệt của manti, độ bền và biến dạng của thạch quyển, và cơ học môi trường liên tục của ứng suất, biến dạng và truyền nhiệt chi phối tất cả các quá trình này. Nó đề cập đến các lực thúc đẩy chuyển động của mảng, các kiểu và cường độ của dòng chảy manti, và sự tiến hóa dài hạn của trạng thái nhiệt và cơ học của hành tinh. Trọng tâm là các quá trình vật lý làm dịch chuyển và biến dạng Trái Đất rắn trong suốt thời gian địa chất.
Sub-topics
Core questions
- Những lực nào thúc đẩy các mảng, và kiến tạo mảng hoạt động như thế nào trên một hình cầu?
- Manti rắn đối lưu như thế nào, và yếu tố nào kiểm soát cường độ và kiểu đối lưu của nó?
- Độ bền và lưu biến học của thạch quyển định hình sự biến dạng như thế nào?
- Ứng suất, biến dạng và truyền nhiệt chi phối động lực học của Trái Đất rắn như thế nào?
Key concepts
- Kiến tạo mảng và các lực tại ranh giới mảng
- Đối lưu manti và số Rayleigh
- Lưu biến học của manti và thạch quyển
- Ứng suất, biến dạng và cơ học môi trường liên tục
- Sự tiến hóa nhiệt của Trái Đất
Key theories
- Kiến tạo mảng
- Thạch quyển được chia thành các mảng cứng di chuyển trên quyển mềm yếu hơn, tương tác tại các sống núi giữa đại dương, các đới hút chìm và các đứt gãy biến dạng; McKenzie và Parker đã chỉ ra rằng chuyển động của các mảng tuân theo sự quay cứng nhắc trên một hình cầu, thống nhất thuyết trôi dạt lục địa và sự giãn nở đáy biển.
- Đối lưu nhiệt manti
- Manti, mặc dù rắn, nhưng lại biến dạng chậm chạp theo thời gian địa chất và đối lưu để giải phóng nhiệt bên trong Trái Đất; cường độ đối lưu, được điều chỉnh bởi số Rayleigh, tổ chức các dòng trồi và dòng chìm thúc đẩy chuyển động của các mảng.
Clinical relevance
Địa động lực học cung cấp khuôn khổ giải thích cho các hiện tượng động đất, núi lửa, kiến tạo núi và sự phân bố tài nguyên thiên nhiên, đồng thời cung cấp thông tin cho việc đánh giá rủi ro dài hạn và hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa nhiệt và kiến tạo của Trái Đất và các hành tinh khác.
History
Wegener đã đề xuất thuyết trôi dạt lục địa vào năm 1912 và Holmes đã gợi ý đối lưu manti là động cơ của nó, nhưng chỉ đến những năm 1960, sự giãn nở đáy biển và động học mảng cứng của McKenzie, Parker và Morgan mới thiết lập kiến tạo mảng, sau đó địa động lực học định lượng và mô hình đối lưu manti mới phát triển hoàn chỉnh.
Key figures
- Alfred Wegener
- Arthur Holmes
- Dan McKenzie
- Donald Turcotte
Related topics
Seminal works
- turcotte2014
- schubert2001
- mckenzie1967
Frequently asked questions
- Làm thế nào manti rắn có thể chảy và đối lưu?
- Trong hàng triệu năm, đá biến dạng như một chất lỏng cực kỳ nhớt thông qua sự di chuyển chậm chạp của các khuyết tật tinh thể, vì vậy mặc dù manti rắn trên thang thời gian của con người, nó lại biến dạng chậm chạp và đối lưu trên thang thời gian địa chất, vận chuyển nhiệt và thúc đẩy chuyển động của mảng.
- Điều gì thúc đẩy sự chuyển động của các mảng kiến tạo?
- Các mảng chủ yếu được thúc đẩy bởi các lực liên quan đến đối lưu manti, đặc biệt là lực kéo của các mảng hút chìm lạnh, đặc chìm vào manti và lực đẩy tại các sống núi giữa đại dương, với toàn bộ hệ thống được tổ chức bởi sự loại bỏ nhiệt bên trong Trái Đất thông qua đối lưu.