对流和地球的地幔
主要的传热机制在地幔对流,热驱动过程中加热导致材料扩大深度和密度较低,使其上升而被免费更换冷却水槽的材料。这个动作从深度到热表面在一个非常有效的循环,因为材料上涨发出热量上升和冷却,和水槽加热的材料只有最终再次上升。对流是最重要的机制,地球失去热量,与其他机制包括传导、辐射、海面。然而,许多这些机制在一起工作板块构造周期。地幔对流将热量从地幔深处的表面,在那里释放热量形式岩浆生成海洋地壳。的洋中脊轴是活跃的水热循环和热损失,形成黑烟的烟囱和其他通风口。随着地壳和岩石圈远离洋中脊,它由传导冷却,逐渐下沉的平方根(年龄)从1.5 - -2.5英里(2.54.0公里)低于海平面。因此由地幔对流热损失是板块构造的主要驱动机制,和移动板块可以被认为是电制冷边界层的大规模地幔对流系统。
的热转移表面通过对流是由放射性元素的衰变,产生同位素铀235、钍和钾40,232年,残余热量从早期产生同位素碘129、吸积的残余热量地球上,热期间发表在核心形成和释放热量的影响陨石和小行星。至少早在地球的历史上地幔的部分熔融,和地球已经被对流冷却。估计多少地幔有冷却时间是困难的,但合理的估计表明,地幔可能是几百度热在最早的太古代。
地球的横截面显示可能的地幔对流模式
地幔对流的速度取决于材料流动的能力。流动阻力是一个量测量粘度,定义为剪切应力应变率的比值。高粘度的液体更耐流比粘度较低的材料。现在的粘度地幔是估计1020 - 1021年帕斯卡秒(Pa / s)上地幔和1021 - 1023 Pa / s下地幔,值足以允许地幔对流传热,并完成每1亿年推翻一个周期。地幔是依赖于温度的粘度,所以地幔可能已经能够流动和对流推翻地球早期历史上更快,使对流更高效的流程和加速盘的速度构造过程。
当前正在进行的争论和研究地幔的风格的担忧对流在地上。上地幔相对异构和延伸416英里(670公里)的深度,哪里有地震速度明显增加。下地幔更均匀,延伸到一个地区被称为D”(发音dee-double-prime)在1678英里(2700公里),转变成液态的外核。一个学校的地幔对流认为表明整个地幔,包括上、下部分,借对流传热为一个单位。另一个学派认为地幔对流由两层组成,与下地幔对流与上地幔分开。各种各样的这些模型,目前持有的大部分地球物理学家,认为有两层对流,但那俯冲板能够穿透670公里不连续,地幔羽状,从D”地区可以穿透670公里不连续。
地幔的形状对流细胞采取包括许多可能的形式,反映一阶的分布俯冲带和洋中脊系统。俯冲带标记的区域下降,而脊系统是广泛的上升流区域。物质上涌在广泛的扁平形的细胞在大西洋和印度洋,在环太平洋俯冲带和下降。被认为是有大plumelike“superswell”在太平洋的一部分为扁平形的东太平洋上升。来自深层地幔升上来的地幔柱强调这个广泛的上地幔对流模式,以及他们的羽尾必须由对流上地幔流的扭曲。
地球上的下摆裁成圆角的真实数据显示出深石板岩在地幔的运动。地幔下沉的石板是蓝色的,是黄色的,和不断上升的熔岩是红色的。沉没板,其中包括(左上)降序从加勒比海,是930英里(1500公里)和穿透1800英里(2900公里)的D”地区地幔边界。深板可以通过测量发现世界各地的到达时间点产生的地震横波地震。这些波的传播速度通过密集,酷比温暖的岩石岩石。(史蒂夫•大德克萨斯大学/研究人员照片,Inc .)
地幔对流的模式在地质时间是不确定的。一些如白垩纪时期似乎有更严格的地幔对流和表面火山活动。更多不同类型或地幔对流率可能有助于让早期的地球失去热量更有效率。一些计算机模型允许对流主导的羽毛,和其他由推翻平面细胞类似于现在的地球。一些模型显示循环关系,与板池670公里不连续,突然陷入下地幔,造成一个巨大的地幔颠覆活动。还需要进一步的研究在地幔对流的链接保存记录变形大洲来帮助解释对流的历史。
收敛板块边缘流程结构、火成岩、变质岩和沉积过程,发生在该地区受到部队与收敛性的两个或两个以上的相关板块分组的标题下聚合板块边缘的过程。汇聚板块边界有两种基本类型、俯冲带和碰撞带。俯冲带的两种基本类型,第一个是发现的海洋岩石圈板块是在另一个地方大洋板块,如在菲律宾和马里亚纳群岛西南太平洋。第二种类型的俯冲带形式,大洋板块在一个大陆上盘,如在南美洲的安第斯山脉。南阿拉斯加收敛的保证金是特别有趣,因为它记录了一个过渡的海洋/大陆吗汇聚边界阿留申群岛的海洋/海洋汇聚边界。
弧有几种不同地貌区定义在很大程度上他们的地形和结构表达式。主动弧与火山地形高,和后弧地区从主动弧沟,它可能会在一个年长的泥盆纪弧或大陆。通常弧前盆地是一个平坦的地形与浅盆地深水沉积物,通常累积沉积物和沉积在老岩或大陆的地下室里。的增生楔包括上升,强烈变形岩石刮掉下行大洋板块在一系列的缺点。海沟可能几美元到6英里(10公里)深海底低于平均水平的地区和标志和俯冲板块之间的边界。外沟坡是该地区从战壕的顶部弯曲海洋地壳形成几百到一千英尺(几个百米)高地形称为下行的forebulge板上升。
沟层中三角形状的轮廓,通常部分完全充满grey-wacke-shale浊积岩沉积物来源于增生楔的侵蚀。他们也可能经由沿着沟轴电流大的距离,高达数百甚至数千英里(数千公里)从他们的最终来源上升的山在的收敛造山带。
复理石沉积是一个术语,适用于快速深海洋syn -造山碎屑岩石一般浊。战壕也称为重力滑动沉积特点是混乱的存款通常有碎屑或一块岩石类型,如石灰石、砂岩、泥泞的或页岩的混合矩阵。这些解释为衰退或巨人海底滑坡存款。在战壕里,因为它们是普遍的削坡的楔形。累积也可能包括远洋沉积物,沉积物最初的沉积俯冲板块,如红粘土、硅质软泥,燧石,manganiferous燧石,钙质软泥,被风吹的灰尘。
沉积物沉积为平伏的turbi-dite包,然后逐渐纳入增生楔复杂通过折叠和错误的传播通过沟渠沉积物。俯冲增生过程冲积,沉积物沉积在俯冲板块的基础上覆盖板。它引起增生楔的旋转和隆起,这是一个广泛的稳态过程,只要充满沉积物海沟存款持续推入更深的战壕。通常新故障形式和传播在旧,旋转老断层和结构陡峭的态度作为新材料添加到脚趾和增生楔的基地。这个过程增加覆盖accre-tionary楔的大小和引起seaward-younging时代的变形。
部分海洋地下室的俯冲板有时会刮掉并纳入增生棱镜。这些构造裂片通常由断层限定片玄武岩、辉长岩、超镁铁的岩石,也很少,甚至部分或完整蛇绿岩可以识别序列。这些岩裂片通常部分强烈变形带的岩石称为混色。混色是用许多不同的岩石类型通常包括海洋地下室或石灰岩块在泥泞,页岩的,serpentinitic,甚至一个石英质矩阵。构造混合形成的许多不同类型的岩石中发现的弧前,混色的岩石单位标志之一收敛边界。
过程发生在的主要差异Andean-style相比Marianas-style弧系统。Andean-type弧浅战壕,少于3.7英里(6公里),而marianas-type弧通常有深沟深度达到6.8英里(11公里)。大多数Andean-type弧撤去年轻的海洋地壳和很浅浸渍俯冲带,而marianas-type弧撤去旧海洋地壳和急倾斜贝尼奥夫区。安第斯弧弧后地区占主导地位的前陆(弧后)褶皱冲断带和沉积盆地,而marianas-type弧一般
弧后盆地与活跃,经常海底扩张。安第斯弧厚皮,43.5英里(70公里),覆盖板和大地震,虽然Marianas-type弧薄皮,通常只有12.5英里(20公里),在俯冲板块有大地震。安第斯弧只有罕见的火山,这些岩浆流纹岩、安山岩等富含二氧化硅。火成岩的岩石更常见,地下室是大陆地壳。Marianas-type弧有许多火山喷发熔岩二氧化硅含量低,典型的玄武岩,是建立在海洋地壳。
许多弧安第斯或大陆——之间的过渡边缘类型和海洋或马里亚纳类型,一些弧线大量的走滑运动。这些变化的原因进行了调查,确定收敛速度影响不大,但相对运动方向的时代俯冲海洋地壳似乎有最大的影响。特别是老海洋地壳会下沉,近乎垂直倾斜,通过粘滞回滚地幔和拖上覆Marianas-type弧的弧和弧前地区。这个过程有助于背弧盆地的形成。
大部分的变化过程,发生在聚敛边缘弧可以归因于相对收敛向量之间的覆盖和俯冲板块。在这个运动建模方法收敛保证金过程,under-riding板可以收敛角覆盖板,这本身走向或远离沟。由于主动弧是一个表面表达的68英里(110公里)等深线俯冲板,电弧会始终保持该区域上空68英里(110公里)。仰冲板块的弧因此分开两部分独立活动,包括额叶之间的弧片弧和海沟和仰冲板块的主要部分。额弧片是在大多数情况下kine-matically与下行板块和板块边缘平行移动的方向包含斜组件下行和仰冲板块之间的运动。不同的相对角度覆盖之间的融合和俯冲板确定电弧是否会走滑运动,和,俯冲板回滚(年龄相关性)决定额从电弧弧棉条裂痕,导致背弧盆地开放。这个模型有助于解释为什么一些弧线外延大弧盆地,其他人走滑为主的系统,和其他纯粹是压缩弧。收敛的利润率也显示这些向量和顺向地质过程的变化随着时间的推移,经常迅速从一个政权切换到另一个俯冲板块的参数的变化。
弧的热流体结构是由俯冲板块的影响,这是比周围地幔和冷却器冷却弧前。液体释放板,因为它是过去的68英里(110公里)的援助上覆地幔部分熔融,生成的岩浆弧覆盖板。这种广泛的弧的热结构导致双变质带的形成,在海沟的变质环境从寒冷和成绩和高-低压表面冷压力在深度,而低收入和高压高温电弧记录变质相系列。沟环境中的独特的岩石类型之一是不寻常的高压,低温blue-schist相岩石paleosubduction区。指数蓝闪石矿物的存在(钠质角闪石),翡翠(含钠的辉石),lawson-ite (Ca-zeolite)表明低温延伸到深处12-20英里(20 - 30公里)(7 - 10千克金条[kb])。由于这些矿物质在高温下不稳定,他们的存在表明他们在低温环境中,形成和冷却效果的俯冲板块提供唯一已知的环境来维持这种低温深度在地上。
弧前盆地可能包括several-kilometer-thick积累沉积物的沉积响应引起的沉陷构造加载或弧前建立在海洋岩石圈热冷却。加州的硅谷是一个弧前盆地,形成海洋弧前地壳保存在岩碎片在加州中部,在阿拉斯加和库克湾是一个活跃的弧前盆地形成前的阿留申群岛和阿拉斯加山脉火山弧。
活跃的岩石弧通常包括几个不同的相。火山岩可能包括陆上流,凝灰岩,焊接凝灰岩、火山碎屑的砾岩、砂岩,远洋岩石。从火山侧翼是常见的泥石流,丰富和积累厚厚的火山灰沉积由风和下降普林尼式和其他火山喷发列可能出现。弧主要包括钙碱性系列的火山岩,显示早期铁富集的融化,通常包括玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩。不成熟的岛弧强烈偏向镁铁质火山喷发的一方面,也可以包括拉斑玄武岩质玄武岩、辉石,和其他火山侵入系列。更成熟的大陆弧爆发更多fel-sic岩石和可能包括大火山口复合物。
在弧相对运动向量。相对运动的变化可以产生截然不同的弧地质学。Vu =俯冲板速度;签证官=覆盖板速度;Vb =滑动矢量之间的覆盖和俯冲板块;Vg =下沉速度;Vr =速度回滚。注意,Vu罪=俯冲的速度下倾的组成部分,和Vr = Vg床8。
白雪皑皑的富士山在日本古典,聚敛边缘活火山(美联社图片)
背弧和边缘盆地形式背后exten-sional弧或可能包括的海洋地壳被组建一个新的电弧在大洋板块的边缘。许多具体的弧线在西南太平洋,而白令海,阿拉斯加和堪察加半岛之间,被认为是一块大洋地壳被困在阿留申群岛的链的形成。外延背弧盆地可能生成的海洋地壳海底蔓延,这些系统相似传播中心发现离散板块边界。一些熔岩的地球化学特征显示一些微妙而作出的差异,然而,随着水和挥发物中更重要的回代岩浆弧suprasubduction区环境。
压缩弧如安第斯山脉高大山脉,到达的高度超过24000英尺(7315米)在广泛的领域。他们有很少或没有火山活动,但火成论,和通常有浅浸板。Andean-type压缩弧的特点是厚大的大陆地壳挤压地震,并显示一个foreland-style背弧弧后盆地地区。一些压缩电弧段没有俯冲增生弧前但展览侵蚀中材料侵蚀和刮掉覆盖板,并拖累到俯冲带。安第斯山脉众口along-strike变化过程和构造样式,用锋利的不同部分之间的界限。这些变化似乎正在俯冲和有关板块运动向量。地区仰冲板块俯冲板块大幅下降了火山岩;浅地区俯冲没有火山活动。
继续阅读:苏门答腊岛2004级90和印度洋海啸
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