Инд. авторы:	Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Дистанов В.Э.
Заглавие:	Распределение температуры в верхней мантии под континентом
Библ. ссылка:	Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Дистанов В.Э. Распределение температуры в верхней мантии под континентом // Вестник Забайкальского государственного университета. - 2020. - Т.26. - № 1. - С.14-22. - ISSN 2227-9245.
Внешние системы:	DOI: 10.21209/2227-9245-2020-26-1-14-22; РИНЦ: 42486764;
Реферат:	rus: Верхняя мантия под континентом представлена состоящей из трех слоев: 1) высоковязкой континентальной литосферы, в которой осуществляется кондуктивный теплообмен; 2) астеносферного слоя, теплообмен в котором происходит в условиях свободной конвекции; 3) слоя С (переходной зоны мантии), в котором также имеет место свободно-конвективный теплоперенос. С учетом имеющихся данных лабораторного и теоретического моделирования представлена структура свободноконвективных течений в астеносферном слое и слое С под континентом. При числах Рэлея Ra > 105 в астеносфере и слое С имеет место нестационарное крупномасштабное ячеистое свободно-конвективное течение. У поверхностей теплообмена (границ слоев) в условиях неустойчивой стратификации организуются продольные валики, оси которых совпадают с направлением течения крупномасштабных ячеек. Распределение температуры в континентальной литосфере найдено с учетом радиогенного тепловыделения в условиях кондуктивного теплообмена. Приведены оценки величины кинематической вязкости астеносферного слоя и слоя С. Представлены соотношения для определения сверхадиабатических перепадов температуры, перепадов температуры в тепловых пограничных слоях и кондуктивных подслоях в астеносфере и слое С. Кроме того, получены соотношения для толщины валиковых кондуктивных подслоев на границах астеносферы и слоя С. Определены значения температуры на границах слоев, толщины тепловых пограничных слоев, перепады температуры в них. Представлено распределение температуры в верхней мантии в континентальной области. Профили температуры по толщине астеносферного слоя и слоя С построены на основании экспериментально определенных закономерностей свободно-конвективного теплообмена в горизонтальном слое вязкой жидкости, подогреваемом снизу и охлаждаемом сверху eng: The upper mantle beneath the continent is represented by three layers: 1) a highly viscous continental lithosphere in which conductive heat transfer is carried out; 2) an asthenospheric layer in which heat transfer occurs under conditions of free convection; 3) layer C (transition zone of the mantle), in which free convective heat transfer also takes place. Based on the available laboratory and theoretical modeling data, the structure of free convective flows in the asthenospheric layer and layer C under the continent is presented. At Rayleigh numbers Ra> 105 in the asthenosphere and layer C, an unsteady large-scale cellular free-convection flow takes place. At heat transfer surfaces (layer boundaries), under conditions of unstable stratification, longitudinal rolls are organized, the axes of which coincide with the direction of flow of large-scale cells. The temperature distribution in the continental lithosphere was found taking into account radiogenic heat release under conditions of conductive heat transfer. Estimates of the kinematic viscosity of the asthenospheric layer and layer C are given. The relationships for determining the adiabatic temperature drops, temperature drops in the thermal boundary layers and conductive sublayers in the asthenosphere and layer C are presented. In addition, relations for the thickness of the roll conduction sublayers at the boundaries of the asthenosphere and layer C are obtained. The values of temperature at the boundaries of the layers, the thickness of the thermal boundary layers, and temperature differences in them are determined. The temperature distribution in the upper mantle in the continental region is presented. Temperature profiles over the thickness of the asthenospheric layer and layer C are constructed on the basis of experimentally determined laws of free-convective heat transfer in a horizontal layer of a viscous fluid, heated from below and cooled from above
Ключевые слова:	слой С; свободно-конвективные течения; конвективные валики; граница фазового перехода; континентальная литосфера; кинематическая вязкость; тепловой пограничный слой; кондуктивный подслой; профили температуры; upper mantle; asthenosphere; layer C; free-convection flows; convection rolls; phase transition boundary; continental lithosphere; kinematic viscosity; thermal boundary layer; conduction sublayer; астеносфера; верхняя мантия; temperature profiles;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.14-22
Цитирование:	1. Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г., Кирдяшкин А. А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: ГЕО, 2001.408 с. 2. Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука, 1983. 416 с. 3. Сурков Н. В. Лерцолитовая палеогеотерма // Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2003. С.430-433. 4. Anderson O. L. The temperature profile of the upper mantle // Journal of Geophysical Research. 1980. Vol. 85, No. B12. P. 7003-7010. 5. Bonatti E., Ligi M., Brunelli D., Cipriani A., Fabretti P., Ferrante V., Gasperini L., Ottolini L. Mantle thermal pulses below the Mid-Atlantic Ridge and temporal variations in the formation of oceanic litosphere // Nature. 2003. Vol. 423. P. 499-505. 6. Cammarano F., Goes S., Vacher P., Giardini D. Inferring upper-mantle temperatures from seismic velocities // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2003. Vol. 138. P. 197-222. 7. Choblet G., Parmentier E. M. Mantle upwelling and melting beneath slow spreading centers: effects of variable rheology and melt productivity // Earth and Planetary Science Letters. 2001. Vol. 184, No. 3-4. P. 589-604. 8. Herzberg C., Zhang J. Melting experiments on anhydrous peridotite KLB-1: compositions of magmas in the upper mantle and transition zone // Journal of Geophysical Research. 1996. Vol. 101, No. B4. P. 8271 - 8295. 9. Jaupart C., Mareschal J.-C. Heat flow and thermal structure of the lithosphere // Treatise on Geophysics. Vol. 6. Crust and lithosphere dynamics. Amsterdam: Elsevier, 2007. P. 217-251. 10. Jeanloz R., Morris S. Temperature distribution in the crust and mantle // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 1986. Vol. 14. P. 377-415. 11. Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G. Effect of the oceanic lithosphere velocity on free convection in the asthenosphere beneath mid-ocean ridges // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2008. Vol. 44, No. 4. P. 291-302. 12. Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G., Surkov N. V. Thermal gravitational convection in the asthenosphere beneath a mid-ocean ridge and stability of main mantle-derived parageneses // Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics). 2006. Vol. 47, No. 1. P. 76-94. 13. Kuskov O. L., Kronrod V. A. Determining the temperature of the earth's continental upper mantle from geochemical and seismic data // Geochemistry International. 2006. Vol. 44, No. 3. P. 232-248. 14. Leontiev A. I., Kirdyashkin A. G. Experimental study of flow patterns and temperature fields in horizontal free convection liquid layers // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1968. Vol. 11, No. 10. P. 1461-1466. 15. McKenzie D., Jackson J., Priestley K. Thermal structure of oceanic and continental lithosphere // Earth and Planetary Science Letters. 2005. Vol. 233. P. 337-349. 16. Rohm A. H. E., Snieder R., Goes S., Trampert J. Thermal structure of continental upper mantle inferred from S-wave velocity and surface heat flow // Earth and Planetary Science Letters. 2000. Vol. 181. P. 395-407. 17. Trubitsyn V. P., Evseev A. N., Baranov A. A., Trubitsyn A. P Phase transition zone width implications for convection structure // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2008. Vol. 44, No. 8. P. 603-614. 18. Turcotte D. L., Schubert G. Geodynamics. New York: Cambridge University Press, 2002. 456 p. 19. Yasuda A., Fujii T., Kurita K. Melting phase relations of an anhydrous mid-ocean ridge basalt from 3 to 20 GPa: Implications for the behavior of subducted oceanic crust in the mantle // Journal of Geophysical Research. 1994. Vol. 99, No. B5. P. 9401-9414.