Saltar ao contido

Convección do manto

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Convección completa no manto

A convección do manto é o movemento lento e deslizante no manto do silicato sólido da Terra causado polas correntes de convección que transportan a calor desde o interior á superficie do planeta.[1][2]

A litosfera da superficie da Terra cabalga sobre a astenosfera e as dúas forman os compoñentes do manto superior. A litosfera divídese nunha serie de placas que están continuamente creándose e consumíndose nos seus límites de placa. A acreción prodúcese a medida que o manto se agrega aos bordos de crecemento dunha placa, asociado coa expansión do fondo oceánico. Este material engadido quente arrefríase por condución e convección de calor. Nos bordos de consumo da placa, o material contráese termicamente até volverse denso, e afúndese baixo o seu propio peso no proceso de subdución, xeralmente nunha fosa oceánica.[3]

Este material subducido afúndese a través do interior da Terra. Algo de material subducido parece acadar o manto inferior[4], mentres que noutras rexións, impídese que este material se afunda aínda máis, posiblemente debido a unha transición de fase de espinela a silicato de perovskita e magnesiustustita, unha reacción endotérmica.[5]

A codia oceánica subducida desencadea o vulcanismo, aínda que os mecanismos básicos son variados. O vulcanismo pode ocorrer debido a procesos que agregan flotabilidad ao parcialmente fundido manto, o que causaría un fluxo cara a arriba da masa parcial fundida debido a unha diminución na súa densidade. A convección secundaria pode causar vulcanismo superficial como consecuencia da extensión intraplacas[6] e plumas do manto.[7]

A convección do manto fai que as placas tectónicas se movan ao redor da superficie da Terra.[8] Este proceso semella ter sido moito máis activo durante o período Hadeico, o que resultou nunha clasificación gravitacional do ferro fundido máis pesado, níquel e sulfuros cara ao núcleo, e minerais de silicato máis liviáns no manto.

Tipos de convección

[editar | editar a fonte]
Ilustración do modelo conceptual da "Terra Burkiana" (en referencia a Kevin C. A. Burke)

A finais do século XX, houbo un debate importante dentro da comunidade xeofísica sobre si era probable que a convección fose «en capas» ou «completa».[9][10] Aínda que os elementos deste debate aínda continúan, os resultados da tomografía sísmica, as simulacións numéricas da convección do manto e o exame do campo gravitatorio da Terra están a suxerir a existencia da convección "completa" do manto, polo menos na actualidade. Neste modelo, frío, a subducente litosfera oceánica descende toda desde a superficie até o límite entre o núcleo e o manto (core–mantle boundary, CMB) e as quentes plumas elévanse desde o CMB até a superficie.[11] Esta imaxe baséase en grande medida nos resultados do modelos de tomografía sísmica globais, que adoitan mostrar anomalías de laxas e plumas que cruzan a zona de transición do manto.[12]

Aínda que agora está ben aceptado que as laxas de subducción cruzan a zona de transición do manto e descenden até o manto inferior, o debate sobre a existencia e continuidade das plumas persiste, con importantes implicacións para o estilo de convección do manto. Este debate está vinculado á controversia acerca de si o vulcanismo intraplaca é causado por procesos superficiais do manto superior ou por plumas do manto inferior.[6] Moitos estudos de xeoquímica argumentaron que as lavas que irromperon nas áreas intraplaca son diferentes en composición das derivadas superficiais de basaltos de dorsais oceánicas (mid-ocean ridge basalts, MORB). Especificamente, tipicamente teñen elevadas proporcións de 3He /4He. Ao ser un nucleido primordial, o 3He non se produce naturalmente na terra. Tamén se escapa rapidamente da atmosfera terrestre cando entra en erupción. A elevada relación 3He /4He de basaltos de illas oceánicas (Ocean Island Basalts, OIB) suxire que deben de proceder dunha parte da terra que non sexa previamente fundida e reprocesada da mesma maneira que o foi a fonte MORB. Isto interpretouse como dunha orixe nunha rexión diferente, menos ben mesturada, que se suxire como o manto inferior. Outros, con todo, sinalaron que as diferenzas xeoquímicas poderían indicar a inclusión dun pequeno compoñente de material próximo á superficie da litosfera.

Forma e vigor da convección

[editar | editar a fonte]
Simulación en 2D da convección do manto

Na Terra, o número de Rayleigh para convección dentro do manto da Terra estímase da orde 107, o que indica unha convección vigorosa. Este valor corresponde á convección do manto completo (é dicir, a convección que se estende desde a superficie da Terra até o bordo co núcleo). Nunha escala global, a expresión superficial desta convección son os movementos das placas tectónicas e, polo tanto, ten velocidades duns poucos cm/ano.[13][14][15] As velocidades poden ser máis rápidas para a convección a pequena escala que se produce en rexións de baixa viscosidade debaixo da litosfera, e máis lentas no manto inferior onde as viscosidades son máis grandes. Un ciclo de convección superficial simple toma da orde de 50 millóns de anos, aínda que a convección máis profunda pode estar máis preto de 200 millóns de anos.[16]

Na actualidade, crese que a convección de manto completo inclúe o declive a grande escala debaixo das Américas e do Pacífico occidental, ambas as rexións cunha longa historia de subducción, e o fluxo de emerxencia debaixo do Pacífico central e África, que presentan unha topografía dinámica compatible co elevamiento.[17] Este patrón de fluxo a grande escala tamén é consistente cos movementos das placas tectónicas, que son a expresión superficial da convección no manto da Terra e actualmente indican unha converxencia de grao-2 cara ao Pacífico occidental e as Américas, e a diverxencia afástase do Pacífico central e de África.[18] A persistencia da diverxencia tectónica neta fóra de África e do Pacífico durante os últimos 250 millóns de anos indica a estabilidade a longo prazo deste patrón xeral de fluxo do manto,[18] e é consistente con outros estudos[19][20][21] que suxiren unha estabilidade a longo prazo das rexións LLSVP do manto inferior que forman a base destes xurdimentos.

Fluencia no mando

[editar | editar a fonte]

Dado que o manto está composto principalmente de olivino , as características reolóxicas do manto son en gran parte as deste mineral. Ademais, debido ás temperaturas e presións variables entre o manto inferior e superior, pódense producir unha variedade de procesos de fluencia, dominando a dislocación no manto inferior e a fluencia difusional dominando ocasionalmente no manto superior. Emporiso, hai unha grande rexión de transición nos procesos de fluencia entre o manto superior e inferior e incluso dentro de cada sección, as propiedades da fluencia poden cambiar fortemente coa localización e, polo tanto, coa temperatura e a presión. Nas rexións de fluencia da lei de potencia, a ecuación de fluencia axustada aos datos con n = 3–4 é estándar.[22]

Convección do manto noutros corpos celestes

[editar | editar a fonte]

Un proceso similar de convección lenta probablemente ocorra (ou ocorreu) no interior doutros planetas (por exemplo, Venus, Marte) e algúns satélites (por exemplo, Europa, Encélado).

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Outros artigos

[editar | editar a fonte]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ Kobes, Randy and Kunstatter, Gabor."Mantle Convection" Arquivado 14 de xaneiro de 2011 en Wayback Machine.. Physics Department, University of Winnipeg. Retrieved 3 January 2010.
  2. ↑ Ricard, Y. (2009). "2. Physics of Mantle Convection". En David Bercovici and Gerald Schubert. Treatise on Geophysics: Mantle Dynamics 7. Elsevier Science. ISBN 9780444535801. 
  3. ↑ Gerald Schubert; Donald Lawson Turcotte; Peter Olson (2001). "Chapter 2: Plate tectonics". Mantle convection in the earth and planets. Cambridge University Press. pp. 16 ff. ISBN 978-0-521-79836-5. 
  4. ↑ Fukao, Yoshio; Obayashi, Masayuki; Nakakuki, Tomoeki; Group, the Deep Slab Project (1 de enero de 2009). "Stagnant Slab: A Review". Annual Review of Earth and Planetary Sciences 37 (1): 19–46. Bibcode:2009AREPS..37...19F. doi:10.1146/annurev.earth.36.031207.124224. 
  5. ↑ Gerald Schubert; Donald Lawson Turcotte; Peter Olson (2001). "§2.5.3: Fate of descending slabs". Cited work. pp. 35 ff. ISBN 978-0-521-79836-5. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Foulger, G.R. (2010). Plates vs. Plumes: A Geological Controversy. Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4051-6148-0. 
  7. ↑ Kent C. Condie (1997). Plate tectonics and crustal evolution (4th ed.). Butterworth-Heinemann. p. 5. ISBN 978-0-7506-3386-4. 
  8. ↑ 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 (3): 669–82. Bibcode:1998GeoJI.133..669M. doi:10.1046/j.1365-246X.1998.00521.x. 
  9. ↑ Donald Lawson Turcotte; Gerald Schubert (2002). Geodynamics (2nd ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-66624-4. 
  10. ↑ Gerald Schubert; Donald Lawson Turcotte; Peter Olson (2001). Cited work. p. 616. ISBN 978-0-521-79836-5. 
  11. ↑ Montelli, R; Nolet, G; Dahlen, FA; Masters, G; Engdahl ER; Hung SH (2004). "Finite-frequency tomography reveals a variety of plumes in the mantle". Science 303 (5656): 338–43. Bibcode:2004Sci...303..338M. PMID 14657505. doi:10.1126/science.1092485. 
  12. ↑ Strahler, Arthur N. (1992). "11". Geología física (en castelán). Barcelona: Omega. pp. 299–31. ISBN 84-282-0770-4. 
  13. ↑ Small-scale convection in the upper mantle beneath the Chinese Tian Shan Mountains, http://www.vlab.msi.umn.edu/reports/allpublications/files/2007-pap79.pdf Arquivado 30 de maio de 2013 en Wayback Machine.
  14. ↑ 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
  15. ↑ Picture showing convection with velocities indicated. "Archived copy". Arquivado dende o orixinal o 28 de setembro de 2011. Consultado o 29 de agosto de 2011. 
  16. ↑ Thermal Convection with a Freely Moving Top Boundary, See section IV Discussion and Conclusions http://physics.nyu.edu/jz11/publications/ConvecA.pdf
  17. ↑ Lithgow-Bertelloni, Carolina; Silver, Paul G. (1998). "Dynamic topography, plate driving forces and the African superswell". Nature (en inglés) 395 (6699): 269–272. Bibcode:1998Natur.395..269L. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/26212. 
  18. ↑ 18,0 18,1 Conrad, Clinton P.; Steinberger, Bernhard; Torsvik, Trond H. (2013). "Stability of active mantle upwelling revealed by net characteristics of plate tectonics". Nature (en inglés) 498 (7455): 479–482. Bibcode:2013Natur.498..479C. ISSN 0028-0836. PMID 23803848. doi:10.1038/nature12203. 
  19. ↑ Torsvik, Trond H.; Smethurst, Mark A.; Burke, Kevin; Steinberger, Bernhard (2006). "Large igneous provinces generated from the margins of the large low-velocity provinces in the deep mantle". Geophysical Journal International (en inglés) 167 (3): 1447–1460. Bibcode:2006GeoJI.167.1447T. ISSN 0956-540X. doi:10.1111/j.1365-246x.2006.03158.x. 
  20. ↑ Torsvik, Trond H.; Steinberger, Bernhard; Ashwal, Lewis D.; Doubrovine, Pavel V.; Trønnes, Reidar G. (2016). "Earth evolution and dynamics—a tribute to Kevin Burke". Canadian Journal of Earth Sciences 53 (11): 1073–1087. Bibcode:2016CaJES..53.1073T. ISSN 0008-4077. doi:10.1139/cjes-2015-0228. 
  21. ↑ Dziewonski, Adam M.; Lekic, Vedran; Romanowicz, Barbara A. (2010). "Mantle Anchor Structure: An argument for bottom up tectonics". Earth and Planetary Science Letters 299 (1–2): 69–79. Bibcode:2010E&PSL.299...69D. ISSN 0012-821X. doi:10.1016/j.epsl.2010.08.013. 
  22. ↑ Weertman, J.; White, S.; Cook, Alan H. (14 de febrero de 1978). "Creep Laws for the Mantle of the Earth [and Discussion]". Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 288 (1350): 9–26. Bibcode:1978RSPTA.288....9W. ISSN 1364-503X. doi:10.1098/rsta.1978.0003. 
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Convección_do_manto&oldid=6637414»