[口头报告]地幔柱行为约束亏损地幔底界

地幔柱行为约束亏损地幔底界
编号：1949 稿件编号：155 访问权限：私有 更新：2023-04-10 22:58:15 浏览：189次 口头报告

报告开始：2023年05月07日 16:00 （Asia/Shanghai）

报告时间：10min

所在会议：[9A] 9A、地球物理与大地测量 » [9A-2] 9A-2 地球物理与大地测量

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摘要
地球地幔深度超过2800 km，成分不均匀，并可能分层。然而，对其异质性和分层性的认识是有限的。传统地震学手段主要发现了地球内部的一系列相变面和地壳、地幔、地核等基本物质成分界面。此外，地球化学研究发现地幔还可以分为亏损地幔和原始地幔（或早期地幔），并在长期的演化过程中呈现类似的分层结构。其中上部为经历了多次熔体抽取之后的亏损地幔，下部为熔体抽取程度较低的原始地幔，两者之间存在一定的成分和密度差异。但是对于亏损地幔和原始地幔之间的界限的深度范围，有人认为与660 km相变面接近，有人认为在~1000 km深度或~1600 km深度，具有极大争议。这主要是由于传统地球物理手段难以对亏损地幔和原始地幔之间的成分和密度差异进行明确的区分。
不同于传统的地球物理手段，通过地球动力学数值模拟研究地球深部地幔柱和俯冲板片的地球动力学行为，可以约束地球内部的分层结构，尤其是对亏损地幔和原始地幔这类密度差异性较小的分层结构有很好的辨识度。本研究结合前人地震层析成像结果，发现地幔柱在~1000 km深度的向上穿透、变细和侧向扩展等行为可能指示某种地幔分层现象。因此选取深部的地幔柱为研究对象，通过二维热-动力学数值模型探索不同地幔柱在地球内部潜在圈层深度的动力学行为，着重分析其在~1000 km深度处的向上穿透、变细和侧向扩展等行为。本研究发现：
（1）地幔柱在~1000 km深度的变细现象仅受该深度的粘度分层和粘度跳变所控制；
（2）地幔柱在~1000 km深度的侧向扩展现象仅受该深度的成分密度分层所控制，并且密度分层产生的密度差异级别与亏损地幔和原始地幔之间的密度差异相似。
因此研究认为地幔在1000 km深度附近可能存在不均匀分层，在粘度和密度上均有差异，且具有不同横向尺度、垂直梯度和起伏度。该分层界面可能是亏损地幔和原始地幔之间的界面。
 
关键字
1000 km 不连续面；地幔柱；亏损地幔；原始地幔；地幔分层
报告人
王振胜
副研究员 中国地质大学（武汉）

稿件作者
王振胜 中国地质大学（武汉）
项观杰 中国地质大学（武汉）
KuskyTimothy 中国地质大学（武汉）
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