Динамическая топография

Термин «динамическая топография» используется в геодинамике для обозначения перепадов высот, вызванных потоками внутри мантии Земли .

Определение

В геодинамике динамической топографией называют топографию, возникающую в результате движения зон разной степени плавучести (конвекции) в мантии Земли . ^[1] Ее также рассматривают как остаточную топографию, полученную путем удаления изостатического вклада из наблюдаемой топографии (т. е. топографии, которую нельзя объяснить изостатическим равновесием коры или литосферы, покоящейся на жидкой мантии), и всей наблюдаемой топографии, обусловленной пост- топографией. -ледниковый отскок . Перепады высот из-за динамической топографии часто составляют от нескольких сотен метров до пары километров. ^[2] Крупномасштабные особенности поверхности, обусловленные динамической топографией, представляют собой срединно-океанические хребты и океанические желоба . ^[1] Другие яркие примеры включают области, перекрывающие мантийные плюмы, такие как Африканский суперсвелл . ^[3] Недавний обзор ограничений, связанных с наблюдениями и моделированием динамической топографии, см. в Davies et al. (2023). ^[4]

Срединно-океанические хребты высоки из-за динамичной топографии, поскольку поднимающийся под ними горячий материал выталкивает их вверх над окружающим морским дном. Это обеспечивает важную движущую силу в тектонике плит, называемую толчком хребта : увеличенная потенциальная гравитационная энергия срединно-океанического хребта из-за его динамического поднятия заставляет его расширяться и отталкивать окружающую литосферу от оси хребта. Динамическая топография и изменения плотности мантии могут объяснить 90% длинноволнового геоида после гидростатического эллипсоида . вычитания ^[1]

Динамическая топография является причиной того, что геоид находится высоко над областями мантии с низкой плотностью. Если бы мантия была статичной, эти области с низкой плотностью были бы минимумами геоида. Однако эти области с низкой плотностью движутся вверх в подвижной конвективной мантии, повышая границы раздела плотности, такие как граница ядро-мантия , разрывы 440 и 670 километров и поверхность Земли. Поскольку и плотность, и динамическая топография обеспечивают примерно одинаковую величину изменения геоида, результирующий геоид имеет относительно небольшую величину (представляющую собой разницу между большими, но похожими числами). ^[1]

Примеры

На геологическую историю плато Колорадо за последние 30 миллионов лет существенное влияние оказала динамическая топография. Сначала, между 30 и 15 миллионами лет назад, плато было сильно поднято. Затем, на втором этапе, между 15 и 5 миллионами лет назад, плато наклонилось на восток. Наконец, за последние 5 миллионов лет западная часть плато наклонилась на запад. Плато достигло своей высоты 1400 метров над уровнем моря из-за динамичной топографии. ^[5]В Патагонии миоценовую трансгрессию . связывают с нисходящим эффектом мантийной конвекции Последующая регрессия в позднем миоцене и плиоцене и дальнейшее четвертичное поднятие на восточном побережье Патагонии, в свою очередь, могли быть вызваны уменьшением этой конвекции. ^[6]^[7] Динамическая топография миоцена, сложившаяся в Патагонии, распространялась как волна с юга на север в результате смещения к северу Тройного соединения Чили и астеносферного окна . связанного с ним ^[8]^[9]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хагер, Б.Х.; Ричардс, Массачусетс (1989). «Длинноволновые вариации геоида Земли: физические модели и динамические последствия». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 328 (1599): 309–327. Бибкод : 1989RSPTA.328..309H . дои : 10.1098/rsta.1989.0038 . S2CID 58937371 .
^ Дэвис, доктор медицинских наук; Валентин, АП; Крамер, Южная Каролина; Роулинсон, Н.; Хоггард, MJ; Икин, СМ; Уилсон, ЧР (октябрь 2019 г.). «Многомасштабный топографический ответ Земли на глобальный поток мантии» . Природа Геонауки . 12 (10): 845–850. Бибкод : 2019NatGe..12..845D . дои : 10.1038/s41561-019-0441-4 . ISSN 1752-0908 .
^ Литгоу-Бертеллони, Каролина ; Сильвер, Пол Г. (1998). «Динамическая топография, движущие силы плит и африканское суперволнение». Природа . 395 (6699): 269–272. Бибкод : 1998Natur.395..269L . дои : 10.1038/26212 . S2CID 4414115 .
^ Дэвис, доктор медицинских наук; Геличхан, С.; Хоггард, MJ; Валентин, АП; Ричардс, Ф.Д. (2023), «Наблюдения и модели динамической топографии: современное состояние и будущие направления» , Динамика тектоники плит и мантийной конвекции , Elsevier, стр. 223–269, doi : 10.1016/b978-0-323-85733- 8.00017-2 , ISBN 978-0-323-85733-8 , получено 9 апреля 2024 г.
^ Роберт, X.; Муча, Р.; Уиппл, KX; Форте, AM; Райнерс, PW (2011). «Кайнозойская эволюция Большого Каньона и плато Колорадо, обусловленная динамикой мантии?». CREvolution 2 - Происхождение и эволюция системы реки Колорадо (Отчет). Том. 1210. Открытый отчет Геологической службы США. стр. 238–244.
^ Педоха, Кевин; С уважением, Винсент; Хассон, Лоран; Мартинод, Джозеф; Гийом, Бенджамин; Черт возьми, Энрике; Иглесиас, Максимилиано; Вайль, Пьер (2011). «Поднятие четвертичных береговых линий в восточной Патагонии: новый взгляд на Дарвина» . Геоморфология . 127 (3–4): 121–142. Бибкод : 2011Geomo.127..121P . дои : 10.1016/j.geomorph.2010.08.003 . S2CID 55240986 .
^ Гийом, Бенджамин; Мартинод, Джозеф; Хассон, Лоран; Роддаз, Мартин; Рикельме, Родриго (2009). «Неогеновое поднятие центрально-восточной Патагонии: динамический ответ на активную субдукцию спредингового хребта?». Тектоника . 28 .
^ Браун, Дж.; Роберт, X.; Саймон-Лабрик, Т. (2013). «Эрозия динамической топографии» . Письма о геофизических исследованиях . 40 (8): 1494–1499. Бибкод : 2013GeoRL..40.1494B . дои : 10.1002/grl.50310 .
^ Гийом, Бенджамин; Готерон, Сесиль; Симон-Лабрик, Тибо; Мартинод, Джозеф; Роддаз, Мартин; Дувиль, Эрик (2013). «Динамический топографический контроль эволюции рельефа Патагонии на основе низкотемпературной термохронологии». Письма о Земле и планетологии . 3 : 157–167. Бибкод : 2013E&PSL.364..157G . дои : 10.1016/j.epsl.2012.12.036 .

Хагер, Брэдфорд Х.; Клейтон, Роберт В.; Ричардс, Марк А.; Комер, Роберт П.; Дзевонски, Адам М. (1985). «Неоднородность нижней мантии, динамическая топография и геоид». Природа . 313 (6003): 541–545. Бибкод : 1985Natur.313..541H . дои : 10.1038/313541a0 . hdl : 2060/19840018116 . S2CID 4326364 .

Внешние ссылки

Дискуссия по поводу определения динамической топографии .

[hager_richards_1989-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хагер, Б.Х.; Ричардс, Массачусетс (1989). «Длинноволновые вариации геоида Земли: физические модели и динамические последствия». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 328 (1599): 309–327. Бибкод : 1989RSPTA.328..309H . дои : 10.1098/rsta.1989.0038 . S2CID 58937371 .

[2] Дэвис, доктор медицинских наук; Валентин, АП; Крамер, Южная Каролина; Роулинсон, Н.; Хоггард, MJ; Икин, СМ; Уилсон, ЧР (октябрь 2019 г.). «Многомасштабный топографический ответ Земли на глобальный поток мантии» . Природа Геонауки . 12 (10): 845–850. Бибкод : 2019NatGe..12..845D . дои : 10.1038/s41561-019-0441-4 . ISSN 1752-0908 .

[3] Литгоу-Бертеллони, Каролина ; Сильвер, Пол Г. (1998). «Динамическая топография, движущие силы плит и африканское суперволнение». Природа . 395 (6699): 269–272. Бибкод : 1998Natur.395..269L . дои : 10.1038/26212 . S2CID 4414115 .

[4] Дэвис, доктор медицинских наук; Геличхан, С.; Хоггард, MJ; Валентин, АП; Ричардс, Ф.Д. (2023), «Наблюдения и модели динамической топографии: современное состояние и будущие направления» , Динамика тектоники плит и мантийной конвекции , Elsevier, стр. 223–269, doi : 10.1016/b978-0-323-85733- 8.00017-2 , ISBN 978-0-323-85733-8 , получено 9 апреля 2024 г.

[5] Роберт, X.; Муча, Р.; Уиппл, KX; Форте, AM; Райнерс, PW (2011). «Кайнозойская эволюция Большого Каньона и плато Колорадо, обусловленная динамикой мантии?». CREvolution 2 - Происхождение и эволюция системы реки Колорадо (Отчет). Том. 1210. Открытый отчет Геологической службы США. стр. 238–244.

[Pedojaetal2011-6] Педоха, Кевин; С уважением, Винсент; Хассон, Лоран; Мартинод, Джозеф; Гийом, Бенджамин; Черт возьми, Энрике; Иглесиас, Максимилиано; Вайль, Пьер (2011). «Поднятие четвертичных береговых линий в восточной Патагонии: новый взгляд на Дарвина» . Геоморфология . 127 (3–4): 121–142. Бибкод : 2011Geomo.127..121P . дои : 10.1016/j.geomorph.2010.08.003 . S2CID 55240986 .

[7] Гийом, Бенджамин; Мартинод, Джозеф; Хассон, Лоран; Роддаз, Мартин; Рикельме, Родриго (2009). «Неогеновое поднятие центрально-восточной Патагонии: динамический ответ на активную субдукцию спредингового хребта?». Тектоника . 28 .

[Braunetal2013-8] Браун, Дж.; Роберт, X.; Саймон-Лабрик, Т. (2013). «Эрозия динамической топографии» . Письма о геофизических исследованиях . 40 (8): 1494–1499. Бибкод : 2013GeoRL..40.1494B . дои : 10.1002/grl.50310 .

[9] Гийом, Бенджамин; Готерон, Сесиль; Симон-Лабрик, Тибо; Мартинод, Джозеф; Роддаз, Мартин; Дувиль, Эрик (2013). «Динамический топографический контроль эволюции рельефа Патагонии на основе низкотемпературной термохронологии». Письма о Земле и планетологии . 3 : 157–167. Бибкод : 2013E&PSL.364..157G . дои : 10.1016/j.epsl.2012.12.036 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]