Modelling Thermal Convection of Earth Mantle with Aspect Code

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 88

فایل این مقاله در 8 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JESPHYS-48-4_009

تاریخ نمایه سازی: 26 مهر 1402

چکیده مقاله:

The study of mantle convection is one of the most important topics in geodynamics. Mantle convection causes the transfer of internal heat to the cold parts of the Earth, and the effects of this heat transfer are observed as the motion of tectonic plates on the Earth's surface. Earthquakes, volcanism, and mountain building at the plate margins result from the movement of tectonic plates. Although the mantle occupies a large volume of the Earth, there are many fundamental questions about mantle composition, rheology, dynamics, and history. Many of these questions remain unanswered due to our indirect observations of the mantle. A major tool to study mantle dynamics is numerically analyzing mantle convection equations. In this work, we used Aspect -short for Advanced Solver for Problems in Earth's Convection- code to simulate mantle convection. The geometric model used in the simulation is a box of ۴۲۰۰ km by ۳۰۰۰ km. Using this code, we investigated the effect of different Rayleigh numbers on controlling the mantle convection and creating mantle plumes. Results show that the number of mantle plumes increases with increasing Rayleigh number, and the rising mantle plumes become thinner with the Rayleigh number increasing. Finally, we studied the relationship between the Rayleigh number and the Nusselt number (surface heat flux). We conclude that there is a power-law relation between Rayleigh and Nusselt numbers.

نویسندگان

Nazila Asaadi

Corresponding Author, Department of Physics, Faculty of Science, University of Zanjan, Zanjan, Iran. E-mail: nazilaasaadi@znu.ac.ir

Samaneh Norouzi

Department of Physics, Faculty of Science, University of Zanjan, Zanjan, Iran. E-mail: samane.norouzi۷@gmail.com

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ballmer, M.D., Ito, G., Wolfe, C.J., & Solomon, S.C. (۲۰۱۳). ...
  • Bangerth, W., Dannberg, J., Gassmoller, R., & Heister, T. (۲۰۱۷). ...
  • Baumgardner, J.R. (۱۹۸۵). Three-dimensional treatment of convective flow in the ...
  • Baumgardner, J.R. (۱۹۸۸). Application of supercomputers to ۳-d mantle convection. ...
  • Bercovici, D., Schubert, G., Glatzmaier, G.A., & Zebib, A. (۱۹۸۹a). ...
  • Bercovici, D., Schubert, G., & Glatzmaier, G.A. (۱۹۸۹b). Three-dimensional, spherical ...
  • Bercovici, D., Schubert, G., & Glatzmaier, G.A. (۱۹۸۹c). Influence of ...
  • Bercovici, D., Schubert, G., & Glatzmaier, G.A. (۱۹۹۱a). Three-dimensional convection ...
  • Bercovici, D., Schnbert, G., & Glatzmaier, G.A. (۱۹۹۱b). Modal growth ...
  • Christensen, U., & Harder, H. (۱۹۹۱). Three dimensional convection with ...
  • Cserepes, L., Rabinowicz, M. and Rosemberg-Borot, C. (۱۹۸۸), Three-dimensional infinite ...
  • Cserepes, L., & Christensen, U. (۱۹۹۰), Three dimensional convection under ...
  • d’Acremont, E., Leroy, S., & Burov, E.B. (۲۰۰۳). Numerical modelling ...
  • Davies, G.F. (۲۰۰۴). Dynamic Earth: Plates, Plumes and Mantle Convection. ...
  • Farnetani, D.G., & Richards, M.A. (۱۹۹۵). Thermal entrainment and melting ...
  • Gerya, T. (۲۰۱۰). Introduction to Numerical Geodynamic Modelling. Cambridge Univ. ...
  • Glatzmaier, G.A. (۱۹۸۸). Numerical simulations of mantle convection: Time-dependent, three- ...
  • Glatzmaier, G.A., Schubert, G., & Bercovici, D. (۱۹۹۰). Chaotic, subduction-like ...
  • Hansen, U.,& Ebel, A. (۱۹۸۴). Experiments with a numerical model ...
  • Heister, T., Dannberg, J., Gassmöller, R., & Bangerth, W. (۲۰۱۷). ...
  • Holmes, A. (۱۹۳۱). Radioactivity and Earth movements. The Geological Society ...
  • Houseman, G. (۱۹۸۸). The dependence of convection planform on mode ...
  • Houston, M.H. Jr., & DeBremacker, J.-Cl. (۱۹۷۵). Numerical models of ...
  • Ismail-Zadeh, A., & Tackley, P.J. (۲۰۱۰). Computational Methods for Geodynamics. ...
  • Jarvis, G.T. (۱۹۸۴). Time-dependent convection in the Earth’s mantle. Phys. ...
  • Kronbichler, M., Heister, T., & Bangerth, W. (۲۰۱۲). High accuracy ...
  • Korenaga, J. (۲۰۰۳). Energetics of mantle convection and the fate ...
  • Lin, S.-C., & van Keken, P.E. (۲۰۰۵). Multiple volcanic episodes ...
  • by thermochemical mantle plumes. Nature, ۴۳۶(۷۰۴۸), ۲۵۰–۲۵۲ ...
  • Lux, R.A., Davies, G.F., & Thomas, J.H. (۱۹۷۹). Moving lithospheric ...
  • Machetel, P., Rabinowicz, M., & Bernardet, P. (۱۹۸۶). Three-dimensional convection ...
  • Moore, D.R., & Weiss, N.O. (۱۹۷۳). Two-dimensional Rayleigh-Bimard convection. J. ...
  • Morgan, W.J. (۱۹۶۸). Rises, trenches, great faults, and crustal blocks. ...
  • Ogawa, M., Schubert, G., & Zebib, A., (۱۹۹۱). Numerical simulations ...
  • Olsen, P. (۱۹۸۷). A comparison of heat transfer laws for ...
  • Parmentier, E.M., & Turcotte, D.L. (۱۹۷۸). Two-dimensional mantle flow beneath ...
  • Richter, F.M. (۱۹۷۳). Dynamical models for seafloor spreading. Rev. Geophys. ...
  • Schubert, G., & Zebib, A. (۱۹۸۰). Thermal convection of an ...
  • Schubert, G., Bercovici, D., & Glatzmaier, G.A. (۱۹۹۰). Mantle dynamics ...
  • Schubert, G., Turcotte, D.L., & Olson, P. (۲۰۰۴). Mantle Convection ...
  • Sobolev, S.V., Sobolev, A.V., Kuzmin, D.V., Krivolutskaya, N., Petrunin, A.G., ...
  • Tackley, P.J. (۲۰۰۸). Modelling compressible mantle convection with large viscosity ...
  • Torrance, K.E., & Turcotte, D.L. (۱۹۷۱). Thermal convection with large ...
  • Travis, B., Olson, P., & Schubert, G. (۱۹۹۰a). The transition ...
  • Travis, B., Weinstein, S., & Olson, P. (۱۹۹۰b), Three-dimensional convection ...
  • Trompert, R.A., & Hansen, U. (۱۹۹۸a). On the Rayleigh number ...
  • Trompert, R., & Hansen, U. (۱۹۹۸b). Mantle convection simulations with ...
  • Trubitsyn, V.P., & Evseev, M.N. (۲۰۱۸). Plume Mode of Thermal ...
  • Turcotte, D.L., & Oxburgh, E.R. (۱۹۶۷). Finite element calculations of ...
  • Wolstencroft, M., Davies, D.H., & Daveis, D.R. (۲۰۰۹). Nusselt–Rayleigh number ...
  • Zhong, S.J., Zuber, M.T., Moresi, L., & Gurnis, M. (۲۰۰۰). ...
  • Zhong, S. (۲۰۰۵). Dynamics of thermal plumes in three-dimensional isoviscous ...
  • Zhong, S.J., Yuen, D.A., & Moresi, L.N. (۲۰۰۷). Numerical methods ...
  • Zhong, S., McNamara, A., Tan, E., Moresi, E., & Gurnis, ...
  • نمایش کامل مراجع