地幔密度变化为什么造成地幔对流

地幔为什么会发生对流呢?格里格斯认为,这是由于岩石的传导性不良,放射性元素衰变产生的热量在地球内部聚集起来,使得地幔下层物质受热膨胀,密度减小变轻,从而引起它的上升,并发生对流,这就像锅里的粥煮开了一样。

地幔对流说是一种关于地球内部物质运动的假说,其核心概念是地幔中的物质呈现出对流环流现象。在地幔的加热区域,由于物质密度的变化,轻质物质逐渐上升,经过软流圈的顶部,其运动方向转变为平流。这些平流在一定距离后会与相反方向的平流相遇,形成下降流。

地幔对流说是霍姆斯提出的。软流层中的地幔物质由于热量增加,密度减小,体积膨胀,产生上升热流,上升的地幔物质遇到地壳底部向四周分流,随着温度下降,地幔物质密度增大,又沉降到地幔中,这一过程称为地幔对流。地幔对流(mantle convection):板块构造说认为地幔对流是板块运动的主要驱动机制。

温度、应力差等因素有关,另外还有一些因素现在还不能够确定;第二个问题是不同地方喷出的岩浆的组分有变化,这个现象表明在地幔的不同位置物质成分有变化,这与地幔中存在全地幔物质对流的现象有矛盾,因为全地幔对流物质运动会导致地幔中不均一的物质成分混合,这些问题都是目前地球科学亟需解决的。

地幔对流假说是一种解释地球内部物质运动及地壳运动的理论,认为地幔中的物质形成环形对流。在加热中心,物质因变轻而上升形成上升流,抵达软流圈顶部后转为反向平流,接着与相向平流相遇形成下降流,最终在深处循环,形成上升流的补充。

关于地球的科学发明

1、轻速飞行技术:人类一直梦想着飞出银河系,探索宇宙的广阔无垠。然而,受限于现有飞机的缓慢速度,这一梦想似乎遥不可及。光速飞行技术的发展,需要巨大的能源供应,而核聚变能源的潜力尚待挖掘。曲率引擎概念虽然可行,但人类对其理解尚浅。未来,除了追求光速飞机,人类也许可以探索虫洞的可能性。

2、十六世纪初,葡萄牙航海家麦哲伦组织的环球航行首次科学地证明了地球是一个球体。

3、阿基米德引擎:这是电影中最重要的科学发明,是一种可以移动地球并改变其轨道的技术。此技术基于现有的太阳能发电技术,使用了大量的反射镜将太阳能聚焦在一起,以产生足够的推力将地球向外推进。

4、地震发生时,人们会感到地球在剧烈颤动,这是由于地震所激发出的弹性波在地球中传播的结果,这种弹性波就叫地震波(seismic wave)。地震波主要包括纵波(P波)、横波(S波)和面波,其中对地球内部构造研究有意义的是纵波和横波(注:面波只沿地表传播)。

软流层的位置

软流程在地下60km至250km之间,是上地幔的上部。

莫霍界面是划分地壳与地幔的界面;软流层以上至地表面之间是范围是岩石圈。岩石圈包括地壳和上地幔顶部。由此可见莫霍界面距离地面最近;岩石圈下部距离地面较远;软流层在最下方。

软流层位于上地幔,岩石圈底部。软流层一般被认为是岩浆的主要发源地。软流层的分布具有明显的区域性差异,总的规律是大洋之下位置较高(一般在60km以下),大陆之下位置较深(深度在120km以下)。软流层顶底界面不十分确定,与岩石圈之间无明显界面,具有逐渐过渡的特点。

岩石圈——软流圈边界研究

波士顿大学的UlrichFaul等通过表面波速率和衰减模型对岩石圈-软流圈边界进行了解释,他们认为地震波速和衰减模式的综合解译可以为研究上地幔的物理状态提供一个强有力的工具。在他们的研究中,考虑了Kustowski等(2006)提出的全球剪切速度模式和Dalton等(2007)提出的全球剪切衰减模式。

软流层位于上地幔上部岩石圈之下,深度在80—400km之间,是一个基本上呈全球性分布的地内圈层。软流层一般被认为是岩浆的主要发源地。软流层的分布具有明显的区域性差异,总的规律是大洋之下位置较高,大陆之下位置较深。软流层顶底界面不十分确定,与岩石圈之间无明显界面,具有逐渐过渡的特点。

由于地壳浅部及表层的结构状态及物质组成与深部壳幔相互作用有着密切关系,因此,岩石圈与软流圈的厚度及其相互作用是大陆岩石圈结构与动力学研究中的重要内容。

软流层是怎样形成的?

软流层的诞生被认为与一系列特定条件紧密相关。首先,高温是它的形成基石。随着地球内部深度的增加,温度逐渐升高,大约在100公里深度,温度接近地幔的固相线温度,这就为软流层的形成提供了熔融的可能。

因此,软流层的形成是地球演化的必然产物,它标志着地球发展到了一个特定阶段。没有软流圈,我们无法理解地球的岩石圈结构。特别是大洋的岩石圈,它的存在完全依赖于软流圈的活动。软流圈对于地球动力学的另一个关键影响是,它阻止了大规模的密度倒转,使得贝尼奥夫带得以形成。

选择性熔融的结果是形成固流体软流层,这种物质状态介于固态和液态之间,流动性较强,能够向上流动。科学家通过地震波的研究发现,地球内部的物质确实存在熔融现象,这为岩浆的形成提供了直接证据。

软流层之所以位于上地幔,是因为它具有较高的温度和压力,导致岩石呈现出部分熔融状态。这种状态使得软流层成为地幔内部物质循环的重要环节,对地壳的形成和演化起着关键作用。值得注意的是,软流层并非地幔的边界,它以上还有一层相对稳定的上地幔,直接与地壳接触。

一般认为,软流层的形成需要高温条件,以及水和挥发性组分的加入等因素。地球内部的温度随深度的增加而增高,一般至100km深时,温度便接近于地幔(Mantle)开始熔融的固相线温度,这时在水和挥发性组分的参与下,开始产生选择性熔融,逐渐形成固流体软流层。

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