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Stirring in 3-d spherical models of convection in the Earth’s mantle

Gottschaldt, Klaus-Dirk und Walzer, U. und Hendel, Roland und Stegman, D. und Baumgardner, J. und Mühlhaus, H. (2006) Stirring in 3-d spherical models of convection in the Earth’s mantle. Philosophical Magazine, 86 (21-22), Seiten 3175-3204. Taylor & Francis. doi: 10.1080/14786430500197991. ISSN 1478-6435.

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Offizielle URL: http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/14786430500197991

Kurzfassung

On a global scale basalts from mid-ocean ridges are strikingly more homogeneous than basalts from intraplate volcanism. The observed geochemical heterogeneity argues strongly for the existence of distinct reservoirs in the Earth’s mantle. It is an unresolved problem of Geodynamics as to how these findings can be reconciled with large-scale convection. We review observational constraints, and investigate stirring properties of numerical models of mantle convection. Conditions in the early Earth may have supported layered convection with rapid stirring in the upper layers. Material that has been altered near the surface is transported downwards by small-scale convection. Thereby a layer of homogeneous depleted material develops above pristine mantle. As the mantle cools over Earth history, the effects leading to layering become reduced and models show the large-scale convection favoured for the Earth today. Laterally averaged, the upper mantle below the lithosphere is least affected by material that has experienced near-surface differentiation. The geochemical signature obtained during the previous episode of small-scale convection may be preserved there for the longest time. Additionally, stirring is less effective in the high viscosity layer of the central lower mantle [1, 2], supporting the survival of medium-scale heterogeneities there. These models are the first, using 3-d spherical geometry and mostly Earth-like parameters, to address the suggested change of convective style. Although the models are still far from reproducing our planet, we find that proposal might be helpful towards reconciling geochemical and geophysical constraints.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/97041/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Stirring in 3-d spherical models of convection in the Earth’s mantle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gottschaldt, Klaus-DirkDLR, IPA und Univ. Queensland, AustralienNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walzer, U.Univ. JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hendel, RolandUniv. JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stegman, D.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baumgardner, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mühlhaus, H.University of Queensland, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2006
Erschienen in:Philosophical Magazine
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:86
DOI:10.1080/14786430500197991
Seitenbereich:Seiten 3175-3204
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:1478-6435
Status:veröffentlicht
Stichwörter:planetary dynamics, geochemisty, numerical modelling
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Hinterlegt von: Gottschaldt, Klaus-Dirk
Hinterlegt am:07 Sep 2015 13:33
Letzte Änderung:22 Mär 2024 10:02

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