地幔对流研究的一些新进展Ξ-地球科学进展.PDF

第 16 卷第 4 期 地球科学进展 Vol . 16 　No . 4 200 1 年 8 月 ADVAN CE IN EA R TH SCIEN CES Aug. ,200 1 ( ) 文章编号 :100 1 8166 200 1 地幔对流研究的一些新进展 石耀霖 ( 中国科学院研究生院 ,北京 　100039) 摘 　要 :地震学 、地球动力学研究倾向于全地幔对流模型 ;地球化学研究则支持分层地幔对流 。无 论是简单的全地幔对流模型或分层地幔对流模型 ,都不能完全解释全部观测事实 。为了协调二者 ( ) 的矛盾 ,人们提出了一些其它混合类模型 ,其中最有影响的是最近的拉瓦灯 L ava lamp 模型 。这 类模型目前尚缺乏有力的直接观测支持 ,因此 ,还需要随着高精度观测资料的积累和综合分析的深 入 ,进一步完善和改进 。 关 　键 　词 :地幔对流 ;全地幔对流 ;分层地幔对流 ;拉瓦灯对流模型 中图分类号 :P3 1 ;P54 1 　　　文献标识码 :A 行一些回顾 。 1 　引　言 2 　全地幔对流和分层地幔对流 在地球演化的历史中 ,重力位能和地热能二者 发挥着主导的作用 。重力位能 ,驱动地球内部核幔 地球动力学计算 目前已取得很大的进展 ,可以 重力分异 、夷平地表 、形成圈层 、使地球趋于稳定平 考虑随深度变化的粘滞性 、相变 、内核产热 、板块与 衡状态 。而以热能为主要形态的分子内能 ,则打破 地幔对流的耦合效应等条件 ,计算模拟真实地球模 平衡 、形成对流 、得以穿透圈层和推动岩石层构造运 型时间相关的对流过程[ 1 ] 。计算表明 ,如果 660 km 动 ,造成种种形态的地球动力过程 。它们构成了恩 界面是化学成分差别 ,从而造成密度差别达 2 % 以 格斯所说的吸引和排斥一对矛盾 ,而热是矛盾对立 上 ,则俯冲板片不能穿透该界面 ,对流将是分层的; ( ) 面中的最积极最活跃的因素 。 但如果是相变界面 ,且相变的克拉柏龙 Clapeyron 虽然曾经有J effreys 这样著名的学者以计算来 斜率不够大 ,则虽然可能造成一定时间的阻滞 ,但最 否认地幔对流的可能性 ,但是 ,他在计算中错误地使 终俯冲板片可以穿透该界面 ,对流将囊括下地幔 。 用了岩石暂态蠕变 ,而不是稳态蠕变的本构关系 。 实验室高温高压研究表明了 660 km 界面的相变性 因此 ,虽然计算本身在数学上是正确的 ,但结论在地 质 。更为重要的是 ,地震学观测 ,从早期走时残差研 球物理科学中是错误的。在板块构造学说为地学界 究 ,到以后的层析成像研究[2 ] , 以及转换波研究[3 ] , 广泛接受后 ,