ПЛЮМОВЫЙ РЕЖИМ ТЕПЛОВОЙ КОНВЕКЦИИ В МАНТИИ ЗЕМЛИстатьяИсследовательская статья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 21 мая 2019 г.
Аннотация:Ранее авторами на численных моделях тепловой конвекции было показано, что при определенныхусловиях в ножках тепловых мантийных плюмов подъем горячего вещества может происходитьпорциями. При этом спектр таких пульсаций может соответствовать наблюдаемым спектрам ката-строфических извержений в горячих точках. Поскольку в большинстве имеющихся численных мо-делей тепловой конвекции для мантии современной Земли такие пульсации не отмечаются, то в на-стоящей работе анализируется физическая причина и условия появления пульсаций тепловых плю-мов. Приводятся результаты численного решения уравнений тепловой конвекции для вещества спеременными параметрами в расширенном приближении Буссинеска (EBA). Показано, как с уве-личением интенсивности конвекции меняется ее структура. При числах Рэлея Ra > 106 конвекциястановится неустойчивой форма восходящих и нисходящих потоков меняется. При этом возника-ющий на дне мантии новый поток приобретает грибовидную форму, с головкой и ножкой. Послеподнятия головки плюма до поверхности в мантии остается ножка в виде квазистационарной горя-чей струи. Оказывается, что при Ra ~ 5 × 107 тепловой мантийный плюм становится пульсирующими его ножка фактически представляет собой прогретый канал, по которому горячее вещество под-нимаeтся последовательными порциями. При числах Рэлея Ra > 5 ×108 ножка теплового плюмаразрывается и плюм превращается в регулярный конвейер отдельных поднимающихся порций го-рячего вещества, называемых термиками (thermals). Таким образом, тепловая конвекция с пульси-рующими плюмами имеет место на переходном этапе от режима квазистационарных плюмов к ре-жиму термиков.