第九届青年地学论坛

地幔柱是地球内部物质和能量循环的重要载体。最近一些地震层析成像观测到宽度远大于传统理论的预测的源自核幔边界的地幔柱。有理论认为地幔矿物晶粒粒度的变化可能会导致地幔柱具有更高的粘度和更大的宽度，这可能有助于理解层析成像中观察到地幔柱的存在。地幔底部存在两个显著的热化学异常堆（大型低剪切速度省，LLSVP），可能已经存在了数十亿年。LLSVP 的稳定性受到其流变特性的显着影响，粒度是一个影响流变性关键因素, 因此对其粒度的研究，能够帮助我们进一步理解LLSVP的形成原因。通过构建一系列考虑颗粒尺寸演变的地球动力学数值模型，我们发现，在考虑粒度变化的情况下，由于晶粒生长和动态重结晶的共同作用，导致地幔柱周围的区域粘度高于俯冲板块周围的区域，这一结果和传统认知存在差异。这种环绕地幔柱的高粘度导致下地幔地幔柱的宽度增加，然而，在我们的模型中，它仍然远远小于地震层析成像模型所提出的宽度。由于粒度较大，我们模型中地幔柱高温中心处的粘度可能会更高，这些高粘度物质来自于底部的LLSVP中。我们还发现，虽然LLSVP内具有较高的粒度，但粘度依然低于周围地幔。
 

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