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三维球壳中地幔流动形式及其主要影响因素的探讨

韩立杰  孙荀英  
【摘要】:正关于三维球壳内地幔对流的形式,前人做了许多研究工作。由于各方面条件的限制,这一问题至今尚未解决。其中,最基本问题有两个:地幔对流是全地幔对流,还是双层地幔对流;地幔对流形式是否为封闭的对流环。本文建立三维球壳模型,旨在研究地幔流动和板块运动之间的关系以及影响地幔流动形式的主要因素。采用不可压缩牛顿粘性流体模拟地幔和地壳介质,利用有限元方法及罚因子方法求解流体运动基本方程组。建立三维球壳模型,按照PREM模型将球壳划分为9层:30,100,220,399,401,669, 671,2000和3000 km。模型中共有2930个结点,2340个8节点等参单元和520个4节点膜单元。按现今板块地理位置划分大洋、大陆、洋脊和俯冲带。模型采用横向不均匀的粘度、初始温度及物质参数,考虑重力和热浮力作用,重点讨论速度边界条件和粘度结构对地幔流动形式的影响,得到如下主要结果:

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