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低速层
所谓低速是指地震横波速度
低速层为滑脱层,易剪切层
Vs=√μ/ρ,μ是剪切模量,ρ是密度
密度向深处稳定增加,不足以形成突然的低速带
剪切模量:大,难剪切;小,易剪切。
物质变得易剪切时,Vs就变小了
固相波速比液相大
低速带的物质为剪切非常容易发生的地带
液体剪切模量为0,因此横波无法穿越
低速层剪切粘度小,比软流圈都小好几个量级
易剪切,剪切模量大
η=(F/A)/(du/dr),η,剪切粘度,F/A剪切应力,(du/dr)速度梯度
对于易剪切的层,受力可以很小,但速度梯度却变大,因此剪切粘度就会变小
在深度-温度线与地幔固液分隔线的叠加图上,软流圈上部和软流圈中部的温度线正好位于固相线右侧液相线区域。这一小片就是液态,也就拥有一个非常低的剪切粘度。
1300°是岩石圈底部,软流圈顶部的温度
这个温度,这个位置,正好地幔固液线与深度温度线相交
从这个位置开始,软流圈开始部分熔融转化为液态,直到地幔固液线与深度温度线再次相交并在随后分离
这个位置的熔融,从矿物学上可以用二辉橄榄岩反应生成*矿物期间释放大量的水,极大的降低了软流圈的粘度,来解释
低速层热量高
易剪切,导致能流动,摩擦生热,产生热量高
软流圈低速层的形成在矿物学上是因为二辉橄榄岩反应生成*矿物期间释放大量的水,极大的降低了软流圈的粘度的结果。
同时也与地幔固液线与温度-深度(压力)线重叠区域显示的一致。
低速带区域就是一个绝热区域,因此热液聚集到吃惊的程度
低速层、地幔(上、下)、软流圈之间的关系?
低速带位于地幔和岩石圈之间的软流圈顶部附近(不是顶部),是岩石圈与地幔的界线,也是板块运动的界面
低速层的物理特征
低速层的平均深度?
110km
岩石圈底界:100km
软流圈底界:325km
地幔流底界:670km,其下地幔不再流动
核幔边界:2890km
低速层的横波速度
岩石圈4.4-4.6km/s
低速带(软流圈上部)4.2-4.4km/s
下软流圈4.4-4.8km/s
固体潮汐力
潮汐力虽小,横向运动150mm/12小时,上下运动0.1mm/12小时。
一年时间,累积效应为几cm/yr。
热点(火山岛链)
非固定热点(板块边界随时都在相对地幔和各自运动)
洋中脊附近热点
称为湿点,源自富水软流圈
俯冲带热点
固定热点(相对地幔不动)
板内热点(夏威夷热点)
火山岛链向东移动(变新)
地幔(软流圈向东流动),地壳相对向西流动,热点在地幔内固定(浅源)
热源可能为低速带上的剪切热
热点是浅源的还是深源的?
地核-地幔边界(传统观点)
根据地表观察计算出来的旋转仅有0.2~0.4°/Ma
应该记录岩石圈和地幔的全部剪切
由此计算出的岩石圈西漂运动速度100mm/yr;与观测不符(上升距离变长,遭受剪切的路程变长)
观测结果可通过两个热点年龄差(同位素测年获得)与距离差获得
低速带
计算出来的旋转>1°/Ma
这种运动学模式能够更好地解释全球版块的不对称现象
并不揭露在岩石圈和软流圈之间的全部剪切
由此计算的岩石圈西漂速度200mm/yr;与观测相符(上升距离仅为低速带到地表的距离,遭受剪切的路程相应变短)
由于西漂速度(计算和观测)相对于传统观点增大,也有助与解释热量来源:更快的反拖曳速度意味着更强的剪切,更多的热量;同时源区也能够解释,未亏损的富流体低剪切粘度软流圈
构造赤道
定义:通过岩石圈板块平均运动速度较快的区域的一条线
构造赤道与地理赤道的夹角为28°-30°
根据洋中脊扩张判断的运动轨迹
过去100ma的运动轨迹
根据 GPS数据判断出的运动轨迹
当今的运动轨迹
GPS测定的运动速度是以什么为参考系的?
太平洋热点(夏威夷)轨迹向东变新
说明岩石圈相对地幔向西移动
构造赤道反映的岩石圈相对软流圈的运动方向是通过全球的热点计算出来的
构造赤道至少从三叠纪以来都没有发生变化
包括其上的板块运动方向及下伏地幔流动方向
板块运动
驱动力
板块之下低速带的运动
板块运动方向受粘度控制
板块都是相对地幔向西走
实际是,低速带向东流动,带动板块向东走,板块速度慢,因此板块是相对地幔向西走
讨论地球上的任何运动都必须指定参照物
粘度西低东高,两板块分离拉伸。
粘度西高东低,两板块碰撞
板块俯冲速率(如何计算)
设,上覆板块内陆某点运动速度为零,Vu=0
相对于上覆板块内陆某点
海沟楔顶运动速度为Vh
下伏板块运动速度为Vl
板块俯冲速度为Vs,不考虑方向
Vs=Vh-Vl
汇聚缩短比C/S
设,上覆板块内陆某点速度为零,Vu=0
C,下伏板块运动速度,称为汇聚速度
S,海沟楔顶运动速度,为上覆板块的缩短速度
意义:两个板块的汇聚过程中,俯冲和缩短的占比。
C/S>1,俯冲速度小于缩短速度
汇聚的能量主要用于缩短,缩短量大
C/S<1,俯冲速度大于缩短速度
汇聚的能量主要用于俯冲,缩短量小
地质观察
大洋两侧俯冲带的不同
地形及重力异常
西侧地形低
东侧地形高
西侧重力异常数值(无论正负)大
西侧的负重力异常与地形上低点(海沟)并不吻合
东侧重力异常数值(无论正负)小
地震深度
西侧有较多深源地震
东侧几乎没有深源地震
俯冲板片倾角
西侧小,27°
东侧大,65°
俯冲板片深度
西侧深,最大深度达500-700km
东侧浅,最大深度300km,且常见断离板片,坠落深度约600km
汇聚缩短比C/S
东侧大于1
重缩短,隆升大
西侧小于1
重俯冲,隆升小
大洋两侧
折扣
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批发
价格区分
捆绑销售
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库存
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订单
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