非均匀热-化学-流变性质对下地幔原始热-化学体长期演化的影响:二维动力学数值模拟

黄敏; 李杨; 赵亮

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地震层析成像研究显示,位于非洲和太平洋下方的核幔边界区域存在两个上千公里展布的大型低剪切波速度体,其热/化学性质与周围地幔可能均存在差异,且很可能长期存在于地幔之中.这两个大型低剪切波速度体在地幔对流中的演化过程对我们理解地幔演化具有重要意义.文章基于原始地幔物质起源假设,通过建立二维动力学数值模型,系统地测试了原始热化学体与周围地幔的密度差(浮力比)、化学黏度比和内生热率比对原始热化学体的稳定性和长期演化的影响.研究结果表明:浮力比对原始热化学体的稳定性起着主要作用,在浮力比偏小且原始热化学体富集生热元素时,增大化学黏度比或内生热率比都会显著降低其稳定性,而浮力比偏大时,后两者的影响则均变小.在均匀内生热情况下,增大化学黏度比会提升其稳定性,而在非均匀内生热情况下增大化学黏度比则可能降低其稳定性.此外,通过比较常内生热和衰变内生热两种生热模式对地幔长期演化的影响,发现虽然衰变内生热模式下原始热化学体的稳定性与常内生热模式相比略有降低,但在这两类内生热模式下,原始热化学体的长期稳定性差异很小.

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来源
《中国科学：地球科学》 |2022年第12期|2528-2540|共13页
作者
黄敏; 李杨; 赵亮;
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作者单位

中国科学院地质与地球物理研究所;

岩石圈演化国家重点实验室;

北京100029;

南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海);

珠海519080;

中国科学院大学地球与行星科学学院;

北京100049;

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正文语种 chi
中图分类 P542.5;
关键词
大型低剪切波速度体; 原始热化学体; 下地幔热化学结构; 地幔对流; 地幔流变性质;

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