上地幔密度异常驱动小尺度对流及试验模型-地震学报.PDFVIP

第 卷 第 期 地 震 学 报 ， ２７ １ Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．１ 　 　 　 　 　 　 年 月 （ ） ＡＣＴＡＳＥＩＳＭＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ ， ２００５ １ ２５ ３２ Ｊａｎ．２００５ 　 　 ～ 　 文章编号： （ ） ０２５３３７８２２００５０１００２５０８ 上地幔密度异常驱动小尺度 对流及实验模型 傅容珊 王景? 常筱华 黄建华 戴志阳 查显杰 　 　 　 　 　 （中国合肥２３００２６中国科学技术大学地球和空间科学学院） 摘要 建立了由密度异常驱动上地幔小尺度对流的数学 物理模型，发展了利用地震层析成  　 像数据反演上地幔小尺度对流的基本理论和方法 该模型建立在三维直角坐标系框架上，假 ． 设地震层析成像所显示的地震波速度异常对应于上地幔物质密度异常，而该密度异常反映了 上地幔小尺度热对流系统的温度异常场 模型首先将地震层析成像确定的地震波速度异常转 ． 换为密度异常，并视其为对流的驱动力；进而利用三维傅立叶变换，在波数域内，在给定的 边界条件下，求解控制流体行为的运动方程和连续性方程，最后求得对流的流场 为检验本 ． 研究提出的理论和方法的有效性，本文使用了两个简单的实验模型：热体和冷体模型；俯冲 断离（ ）板片模型，计算了其驱动的地幔流场 结果表明，本文提供的理论和方法， ｂｒｅａｋｏｆｆ ． 可以直接应用于与区域岩石层构造动力学相关的上地幔小尺度对流的研究． 关键词 地幔对流 动力学 地震层析成像 　　 　 　 中图分类号：Ｐ３１５．１ 文献标识码：Ａ 　　　 引言 和 （ ）注意到：“地幔中某种形式的小于 尺度的对流是难 Ｒｉｃｈｔｅｒ Ｍｃｋｅｎｚｉｅ１９７８ ７００ｋｍ 以避免的，尽管至今为止，我们没有这一概念的直接观测证据” 长期以来，大量研究从各 ． 种不同的观测提供了上地幔小尺度对流的证据 例如， 和 （ ）利用 ． Ｈａｘｂ Ｗｅｉｓｓｅｌ１９８６ ＳＥＡ ｙ 数据分析讨论了小尺度地幔对流； 和