بررسی و مقایسه همرفت گوشته زمین با فرض های مختلف برای چشمه های گرمایشی درون زمین

بخشی از پدیده های سطحی زمین بر اثر فعالیت های همرفتی گوشته رخ می دهد. ویژگی سلول های همرفتی، به توزیع منابع حرارتی درون زمین وابسته است. در این مطالعه با شبیه سازی، ویژگی های سلول های همرفتی (با فرض تک لایه بودن همرفتی گوشته) در سه مدل گرمایش از پایین ترین عمق گوشته که به هسته وصل است، توزیع منابع حرارتی در سرتاسر گوشته و توزیع منابع حرارتی در ۱۵۰ کیلومتری پایین گوشته، با فرض ثابت بودن گرانروی و ظرفیت گرمایی ویژه بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که هرچه منابع حرارتی توزیع گسترده تری در گوشته داشته باشند، پهنای سلول های همرفتی بیشتر خواهد بود. در مدل گرمایش از پایین ترین عمق گوشته که به هسته وصل است (انفصال گوتنبرگ) و مدل توزیع منابع حرارتی در۱۵۰ کیلومتر پایین گوشته، سرعت بالارفتن مواد با سرعت فرورانش آن ها به طور تقریبی برابر است. در مدل توزیع منابع حرارتی در سرتاسر گوشته، پهنه ای که مواد به سمت بالا حرکت می کند، از پهنه فرورانش خیلی وسیع تر است و این باعث می شود که سرعت بالاآمدن از سرعت فرورانش کمتر باشد. در حالتی که تمام منابع حرارتی در ۱۵۰ کیلومتر پایین گوشته تمرکز داشته باشند به دلیل ایجاد حرارت زیاد، دما در این ناحیه در مقایسه با دو مدل دیگر بیشتر است. همچنین سرعت جریان همرفتی در این مدل از دو مدل دیگر بیشتر است. بنابراین، ابعاد و تعداد سلول های همرفتی این مدل ها و مقایسه آن ها با مقیاس های مشاهده زمین (اندازه صفحه ها)، نشان می دهد که دو مدل گرمایش از درون مطابقت بهتری با مشاهدات دارند.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی ، فرورانش ، گوشته زمین ، منابع حرارتی ، هسته ، همرفت