俯沖巖石圈在D”層發(fā)生過鈣鈦礦相變的數(shù)值模擬.pdf

1、地幔對流作為地球動力學(xué)的一個基本概念，對地球以及類地行星的動力學(xué)演化研究起著重要作用。本文通過介紹對地幔對流的認識的發(fā)展，描述地幔對流的控制方程，簡化條件以及無量綱化的方法，來初步介紹地幔對流的基礎(chǔ)理論。
　　 之后綜述了當(dāng)前地球物理學(xué)界關(guān)于D"層鈣鈦礦(PV)-過鈣鈦礦(PPV)相變對地幔對流的影響的一些研究進展。重點介紹了Nagakawa和Paul Tackley在過鈣鈦礦相變的克拉伯龍曲線斜率變化對地幔對流的影響，以及Ma

2、rc Monnereau和David A.Yuen在研究相變截斷溫度對相變面的形態(tài)結(jié)構(gòu)和地幔對流的影響。
　　 以前面幾位地球物理學(xué)家對D"層的研究結(jié)論為基礎(chǔ)，為了探討地幔底部以及核幔邊界出現(xiàn)的異常結(jié)構(gòu)，以及這些異常對我們認識地幔對流和地球動力學(xué)演化的幫助，更主要的是通過鈣鈦礦-過鈣鈦礦的相變這一強放熱反應(yīng)所能在核幔邊界提供的強的溫度約束條件來研究這些條件下俯沖巖石圈在下地幔形態(tài)結(jié)構(gòu)。論文通過有限元方法在三維直角坐標(biāo)下嘗試了一個

3、簡單的數(shù)值模型，在加入了鈣鈦礦-過鈣鈦礦相變這一條件下進行演化計算。
　　 通過數(shù)值模擬的結(jié)果我們可以得到一下結(jié)論：
　　 1在地幔對流達到相對穩(wěn)定的情況下，俯沖巖石圈可以達到下地幔底部，并進行堆積。
　　 2盡管發(fā)生在核幔邊界D"層上方的鈣鈦礦-過鈣鈦礦相變是一個強放熱反應(yīng)，但這個反應(yīng)并不會使得地幔對流變得不穩(wěn)定和與時間相關(guān)。
　　 3鈣鈦礦-過鈣鈦礦相變?yōu)楦_巖石圈在下地幔形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究提供了很好的溫