地球内核处于熔融状态.pdfVIP

第9期(总第417期) 国际地震动态 No．9(SerialNo．417) 2013年9月 Recent inWorld DevelopmentsSeismology 地球内核处于熔融状态* DavidGubbinsl约，Binod Mound¨，SebastianRostl’ Sreenivasan∽，Jon 1)SchoolofEarthand of LS2 Leeds，Leeds9JT，UK Environment，University 9500Gilman 2)IGPP，SIO，UCSDDrive，LaJolla，California92093—0235，USA ofMechanical Instituteof 3)Department Engineering，IndianTechnology， 208 016，India Kanpur 中图分类号：P314．2； 地球的磁场是由液态铁核形成的地磁发 地核被动地接受着由地幔施加的不均匀 电机所产生的。这种液态铁核在上覆层地幔 性热流的影响：地核在耦合的传导系统中扮 岩石的冷却下导致对流。地核由最里面向外 演着纯粹的被动作用，由地幔对流所产生的 冷却。生成固态的内核和释放轻元素。这些 沿着核幔边界(CMB)的热通量的变化和差 驱动着组分上的对流[1。3]。地幔从地核以一 异有可能很大。它们可以由两种独立的方法 定的速率吸收了热量。且吸热速率在空间上 来计算，其中一个方法就是在地幔底部所假 存在着很大的横向变化和差异[4]。本文利用 设的热边界层之间进行地震波层析成像的研 地磁发电机模拟显示这种横向差异会传递至 究[11I，另外一个方法就是地幔对流的研 内核边界。从而足以导致热量流入内核。如 究[4]。两种方法的结果都显示，相对于平均 果地球内部确实是这样，将导致局部的熔融 的热通量，均存在着差异性(或不均匀性)。 作用。熔融释放密度较重的液体形成变化的 非齐次边界条件能对地核对流产生巨大的影 km con— 组分层。这一点可由内核上边界向上150 处的地震波速度异常来解释[5。7]。因此提供vection)较小时，边界的变化和差异将有助 了存在这一变化的组分分层的简单解释。否 于通过在液体圆柱中增强的螺旋状的运动来 则它需要另外的假设诸如内核相对于地幔被 产生地磁场n5|。许多地磁发电机模拟均是 锁住，或者来自重力势中心的转换[7-8]。或者基于地震波层析成像基础上，再加上热边界 温度等于固液相的对流但从外核到内核存在 条件来解释地磁场的非轴对称时间平 着组分上的变化[9]。这种占优势地位且与冷 均[16-18]、解释太平洋地区低久期变化m“…、 却相关的狭长形向下沉降以及大范围内与熔 解释极性反转频率瞳明以及在反转过程中持 融相关的上涌意味着熔融区的范围可能很 续性极性反转路径[21|。 广，尽管保持地磁发电机必要运转的冷却作用 我们以非齐次上边界热通量和下边界常 占平均优势。局部的熔融和冷却也很好地解释 温所决定的热流来做为地磁发电机计算模 了内核自身产生地震波速异常