8.3. Средняя мантия.

Принципиальный вывод о существовании среднемантийного слоя, состоящего из вещества промежуточной плотности, как показывает опыт с с = 3, является неизбежным следствием признаваемого большинством исследователей скачка плотности на глубине 670 км (рис.10,14б). Этот переходный слой может подпитываться как веществом, всплывающим с границы ядро-мантия, так и веществом, погружающимся с верхней границы мантии. Ясно, что средний слой должен играть демпфирующую роль по отношению к пересекающим его восходящим и нисходящим плюмам и позволяет объяснить наблюдаемые при сейсмотомографии мантии крупномасштабные вытянутые в латеральном направлении внедрения на глубинах 1000 - 1500 км.

Заключение

Рассмотренная в настоящей работе термохимическая модель мантийной конвекции, как было показано, дает возможность реализовать достаточно полный набор базисных конвективных событий, пространственно-временное чередование которых способно охватить наиболее существенные закономерности развития глобального геодинамического процесса. Последний включает поднимающиеся с границы ядро-мантия суперплюмы, распадающиеся при определенных условиях на «дочерние» верхнемантийные региональные плюмы на фазовой границе 670 км, а также погружающиеся в зонах субдукции вместе с литосферными плитами тяжелые эклогитовые массы, которые, аналогично плюмам, задерживаются на той же границе 670 км, иногда накапливаясь в ее окрестности в виде крупных линз тяжелого материала; при достижении критического объема эти тяжелые линзы «проваливаются» в нижнюю мантию (рис.15) в соответствии с качественными представлениями японской концепции «аваланшей»[53]. Рассмотренная модель дает объяснение циклу Вильсона – процессу периодического образования и распада суперконтинентов-Пангей, происходящему в котинентальном полушарии на протяжении протерозойско-фанерозойского этапа эволюции Земли. Она также предсказывает существование аналогичных циклов в тихоокеанском полушарии, в пределах которого периодически должны были возникать конвергентные зоны, сопровождаемые образованием островодужных комплексов в центральных частях Пацифики (Панталассы), которые затем при смене циркуляции конвективных ячеек разносились к периферии океана, причленяясь в виде чужеродных блоков-террейнов к континентальным окраинам. В рамках той же модели аналогичным образом можно объяснить и циклы меньшего масштаба Бертрана, эволюцию Палеоазиатского океана, океана Тетис и т.д.

Вместе с тем, необходимо подчеркнуть, что представленная здесь термо-химическая модель мантийной конвекции еще далека от своего завершения и должна рассматриваться как первый шаг на пути создания полной количественной теории конвективной эволюции Земли. В частности, необходимо количественно описать процесс генерации «легкого» материала на границе ядро-мантия, включив его в общую замкнутую постановку задачи. Следует учитывать нелинейную зависимость вязкости мантии от температуры и скорости деформаций, фазовые переходы, реологически нелинейный переход к литосфере и т.д. Наконец, в будущем необходим переход к полной термо-химической трехмерной постановке задачи о конвекции в мантии.