حمل حراري للدثار

الحمل الحراري للدثار (بالإنجليزية: Mantle convection)‏ هو الحركة الزاحفة البطيئة لطبقة الدثار الأرضية الصخرية التي تحدث بسبب تيارات الحمل الحراري التي تحمل الحرارة من باطن الأرض إلى السطح.[3] وينقسم الغلاف اليابس الموجود بسطح الأرض، والذي يوجد فوق الغلاف الموري (العنصران اللذان تتكونان منهما طبقة الدثار العليا)، إلى عدد من الصفائج التي تتكون باستمرار ويتم استهلاكها عند حدود الصفائح المقابلة. ويحدث تراكم مع إضافة الدثار للحواف المتنامية للصفيحة، والتي عادة ما ترتبط بامتداد قاع البحر. وهذه المواد المضافة الساخنة تبرد عن طريق توصيل وحمل الحرارة. وعند حواف الاستهلاك الخاصة بالصفيحة، يتم انضغاط المواد حراريًا لتصبح كثيفة، وتغوص بفعل وزنها في عملية الاندساس في الخندق المحيطي.[4]

مقطع عرضي للأرض يوضح موقع الدثار العلوي (3) والدثار السفلي (5)

صفيحة محيطية للغلاف اليابس "القشرة الأرضية" تتم إضافتها من خلال الغلاف الموري المتدفق إلى أعلى عند حرف منتشر (يسار) ويتم استنفادها عند منطقة اندساس (يمين)، وهو ما يتسبب في حدوث براكين طبقية عند الحد المتقارب مع الصفيحة القارية

.

درجة حرارة الأرض المقدرة مقارنة بالعمق. المنحنى المتقطع: حمل حراري طبقي للدثار؛ منحنى غير منقطع: حمل حراري للدثار الكلي.[1]

حمل حراري للدثار الكلي

عمود غبار فائق ناتج عن عمليات التبريد الحادثة في الدثار.[2]

وتغوص هذه المادة المندسة حتى عمق 660 كيلومتر (410 ميل) في باطن الأرض، حيث تتم إعاقتها من الغوص أكثر من ذلك، وذلك ربما بسبب تغير المرحلة من الإسبينيل إلى سيليكات البيروفيسكايت (silicate perovskite) والفوستيت المغنيزي (magnesiowustite)، وهو تفاعل ماص للحرارة.[5]

وتتسبب القشرة المحيطية المندسة في عمليات بركانية، على الرغم من تنوع الآليات الأساسية. وقد تحدث البراكين بسبب العمليات التي تضيف طفوية لطبقة الدثار المذابة جزئيًا، وهو ما يتسبب في التدفق التصاعدي نظرًا للانخفاض في كثافة الذوبان الجزئي.

والأشكال الثانوية للحمل الحراري التي قد تؤدي إلى حدوث البراكين السطحية من المفترض أن تحدث كنتيجة لتمدد بين الصفائح [6] وأعمدة غبار الدثار.[1]

ونظرًا لأن طبقة الدثار تستطيع الحمل الحراري، فإن الصفائح التكتونية تكون قادرة على التحرك حول سطح الأرض.[7]

ويبدو الحمل الحراري للدثار أكثر نشاطًا خلال فترة الهاديان، مما يؤدي إلى فرز الجاذبية لعناصر حديد ونيكل منصهرة أكثر ثقلاً وكبريتيد في باطن الأرض وحديد أخف وزنًا وسيليكات الألومنيوم في طبقة الدثار.

أنواع الحمل الحراري

هناك جدل حالي داخل المجتمع الجيوفيزيائي حول ما إذا كان الحمل الحراري من المرجح أن يكون على شكل «طبقات» أو «وحدة متكاملة».[8] ويرتبط هذا النقاش بالجدل المتعلق بما إذا كانت البراكين الصفائحية تحدث بسبب العمليات الضحلة فوق الدثار أو بسبب أعمدة الغبار الصادرة عن طبقة الدثار السفلى.[6] وقال الجيوكيميائيون إن الحمم البركانية التي اندلعت في المناطق الصفائحية تكون مختلفة في تكوينها عن بازلت حافة منتصف المحيط الضحلة (SDMORB). وقد تم تفسير هذا على أنها ناشئة من منطقة مختلفة، والتي من المقترح أن تكون طبقة الدثار السفلى. وأشار آخرون، مع ذلك، إلى أن الاختلافات تشير إلى إدراج عنصر صغير من المواد شبه السطحية من الغلاف الصخري. وانقسم كذلك علماء الزلازل، حيث يرى البعض أنه لا توجد أي أدلة على الحمل الحراري للدثار الكلي،[9] في حين أن آخرين يرون أن هناك أدلة.[10]

سرعة الحمل الحراري

تبلغ السرعة النموذجية للحمل الحراري للدثار تبلغ 20 ميلليمتر/سنويًا بالقرب من طبقة القشرة ولكن يمكن أن تختلف إلى حد ما.[11][12][13] والحمل الحراري الذي يكون على نطاق صغير، والموجود في طبقة الدثار العليا، يكون أسرع كثيرًا من الحمل الحراري الموجود بالقرب من باطن الأرض. (انظر النقاش حول الدثار الكلي أعلاه.) تستغرق دورة الحمل الحراري الضحلة 50 مليون سنة، على الرغم من أن الحمل الحراري الأكثر عمقًا يمكن أن يكون أقرب إلى 200 مليون سنة.[14]

انظر أيضًا

المراجع

Kent C. Condie (1997)، Plate tectonics and crustal evolution (ط. 4th)، Butterworth-Heinemann، ص. 5، ISBN 0-7506-3386-7، مؤرشف من الأصل في 29 أكتوبر 2013.
Ctirad Matyska & David A Yuen (2007)، "Figure 17 in Lower-mantle material properties and convection models of multiscale plumes"، Plates, plumes, and planetary processes، Geological Society of America، ص. 159، ISBN 0-8137-2430-9، مؤرشف من الأصل في 3 نوفمبر 2013.
Kobes, Randy and Kunstatter, Gabor."Mantle Convection". Physics Department, University of Winnipeg. Retrieved 3 January 2010. نسخة محفوظة 06 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
Gerald Schubert, Donald Lawson Turcotte, Peter Olson (2001)، "Chapter 2: Plate tectonics"، Mantle convection in the earth and planets، Cambridge University Press، ص. 16 ff، ISBN 0-521-79836-1، مؤرشف من الأصل في 7 مايو 2019.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
Gerald Schubert, Donald Lawson Turcotte, Peter Olson، "§2.5.3: Fate of descending slabs"، Cited work، ص. 35 ff، ISBN 0-521-79836-1، مؤرشف من الأصل في 11 أكتوبر 2013.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
Foulger, G.R. (2010)، Plates vs. Plumes: A Geological Controversy، Wiley-Blackwell، ISBN 978-1-4051-6148-0، مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2017.
Moresi, Louis؛ Solomatov, Viatcheslav (1998)، "Mantle convection with a brittle lithosphere: thoughts on the global tectonic styles of the Earth and Venus"، Geophysical Journal International، 133: 669، Bibcode:1998GeoJI.133..669M، doi:10.1046/j.1365-246X.1998.00521.x.
انظر على سبيل المثال، Donald Lawson Turcotte, Gerald Schubert (2002)، Geodynamics (ط. 2nd)، Cambridge University Press، ISBN 0-521-66624-4، مؤرشف من الأصل في 12 مارس 2020.، وكذلك: Gerald Schubert, Donald Lawson Turcotte, Peter Olson (2001)، Cited work، ص. 616، ISBN 0-521-79836-1، مؤرشف من الأصل في 11 أكتوبر 2013.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
Ritsema, J؛ Van Heijst, HJ؛ Woodhouse, JH (1999)، "Complex shear wave velocity structure imaged beneath Africa and Iceland"، Science، 286 (5446): 1925–1928، doi:10.1126/science.286.5446.1925، PMID 10583949.
Montelli, R؛ Nolet, G؛ Dahlen, FA؛ Masters, G (2004)، "Finite-frequency tomography reveals a variety of plumes in the mantle"، Science، 303 (5656): 338–43، Bibcode:2004Sci...303..338M، doi:10.1126/science.1092485، PMID 14657505.
Small-scale convection in the upper mantle beneaththe Chinese Tian Shan Mountains, http://www.vlab.msi.umn.edu/reports/allpublications/files/2007-pap79.pdf نسخة محفوظة 30 مايو 2013 على موقع واي باك مشين.
Polar Wandering and Mantle Convection, http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?bibcode=1972IAUS...48..212T&db_key=AST&page_ind=0&data_type=GIF&type=SCREEN_VIEW&classic=YES نسخة محفوظة 2021-01-15 على موقع واي باك مشين.
Picture showing convection with velocities indicated. http://www.iris.edu/hq/gallery/photo/4344 نسخة محفوظة 28 سبتمبر 2011 على موقع واي باك مشين.
Thermal Convection with a Freely Moving Top Boundary, See section IV Discussion and Conclusions http://physics.nyu.edu/jz11/publications/ConvecA.pdf نسخة محفوظة 2020-11-11 على موقع واي باك مشين.

بوابة علم طبقات الأرض
بوابة علوم الأرض

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[Condie-1] Kent C. Condie (1997)، Plate tectonics and crustal evolution (ط. 4th)، Butterworth-Heinemann، ص. 5، ISBN 0-7506-3386-7، مؤرشف من الأصل في 29 أكتوبر 2013.

[matyska-2] Ctirad Matyska & David A Yuen (2007)، "Figure 17 in Lower-mantle material properties and convection models of multiscale plumes"، Plates, plumes, and planetary processes، Geological Society of America، ص. 159، ISBN 0-8137-2430-9، مؤرشف من الأصل في 3 نوفمبر 2013.

[University_of_Winnipeg-3] Kobes, Randy and Kunstatter, Gabor."Mantle Convection". Physics Department, University of Winnipeg. Retrieved 3 January 2010. نسخة محفوظة 06 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.

[Olson1-4] Gerald Schubert, Donald Lawson Turcotte, Peter Olson (2001)، "Chapter 2: Plate tectonics"، Mantle convection in the earth and planets، Cambridge University Press، ص. 16 ff، ISBN 0-521-79836-1، مؤرشف من الأصل في 7 مايو 2019.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)

[Olson2-5] Gerald Schubert, Donald Lawson Turcotte, Peter Olson، "§2.5.3: Fate of descending slabs"، Cited work، ص. 35 ff، ISBN 0-521-79836-1، مؤرشف من الأصل في 11 أكتوبر 2013.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)

[Foulger-6] Foulger, G.R. (2010)، Plates vs. Plumes: A Geological Controversy، Wiley-Blackwell، ISBN 978-1-4051-6148-0، مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2017.

[7] Moresi, Louis؛ Solomatov, Viatcheslav (1998)، "Mantle convection with a brittle lithosphere: thoughts on the global tectonic styles of the Earth and Venus"، Geophysical Journal International، 133: 669، Bibcode:1998GeoJI.133..669M، doi:10.1046/j.1365-246X.1998.00521.x.

[convection-8] انظر على سبيل المثال، Donald Lawson Turcotte, Gerald Schubert (2002)، Geodynamics (ط. 2nd)، Cambridge University Press، ISBN 0-521-66624-4، مؤرشف من الأصل في 12 مارس 2020.، وكذلك: Gerald Schubert, Donald Lawson Turcotte, Peter Olson (2001)، Cited work، ص. 616، ISBN 0-521-79836-1، مؤرشف من الأصل في 11 أكتوبر 2013.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)

[9] Ritsema, J؛ Van Heijst, HJ؛ Woodhouse, JH (1999)، "Complex shear wave velocity structure imaged beneath Africa and Iceland"، Science، 286 (5446): 1925–1928، doi:10.1126/science.286.5446.1925، PMID 10583949.

[10] Montelli, R؛ Nolet, G؛ Dahlen, FA؛ Masters, G (2004)، "Finite-frequency tomography reveals a variety of plumes in the mantle"، Science، 303 (5656): 338–43، Bibcode:2004Sci...303..338M، doi:10.1126/science.1092485، PMID 14657505.

[11] Small-scale convection in the upper mantle beneaththe Chinese Tian Shan Mountains, http://www.vlab.msi.umn.edu/reports/allpublications/files/2007-pap79.pdf نسخة محفوظة 30 مايو 2013 على موقع واي باك مشين.

[12] Polar Wandering and Mantle Convection, http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?bibcode=1972IAUS...48..212T&db_key=AST&page_ind=0&data_type=GIF&type=SCREEN_VIEW&classic=YES نسخة محفوظة 2021-01-15 على موقع واي باك مشين.

[13] Picture showing convection with velocities indicated. http://www.iris.edu/hq/gallery/photo/4344 نسخة محفوظة 28 سبتمبر 2011 على موقع واي باك مشين.

[14] Thermal Convection with a Freely Moving Top Boundary, See section IV Discussion and Conclusions http://physics.nyu.edu/jz11/publications/ConvecA.pdf نسخة محفوظة 2020-11-11 على موقع واي باك مشين.