Jökull


Jökull - 01.12.1973, Síða 36

Jökull - 01.12.1973, Síða 36
TABLE 3. Critical Rayleigh numbers for a two-phase mantle-wide layer (based on (mks. units)). h = 3 X 10«; A = 10-12; a = 2 X 10-6; c = 103; g _ 10; « = 2x10-5; pí = 10-3 Transition Critical Rayleigh No. W. Phase Change Critical Rayleigh No. W/O Phase Change % Difference Mg2Si04 -> Mg2Si04 forsterite -» spinel 1830 2000 -8 Mg2Si04 -» 2MgO + Si02 spinel -» oxides 2690 2000 + 34 Fe2Si04 -» Fe2Si04 fayalite -» spinel 1880 2000 -6 Fe2Si04 -» 2FeO + Si02 spinel -» oxides 2350 2000 + 18 For the range of viscosity 1015 to 1022 m2/sec, the Rayleigh number for the entire mantle falls in the range 103 5? R ^ 10io Therefore for mantle-wide convection, the vis- cosity is the dominant factor as to the dynamic state of the mantle. The known phase transi- tions are of only minor importance. Next consider convection in the upper mantle only. Because h is smaller, the critical number is more affected by the phase transitions. Sup- pose, for example, that convection occurs in the range 100—700 km. Then the ratio di/h is 0.5 and 0.9 respectively. We have calculated the critical number for this case with the as- sumption that /3^ = 10-3 °C/m despite the smal- ler value of h. This appears reasonable since the heat production in the upper mantle is probably greater than 10—i2 w/kg. The results of these calculations are listed in Table 4. Table 4 shows that the results for a 600 km layer are essentially the same as for convection in the entire mantle, though the phase transi- tion effects tend to be larger. The spinel-oxides transition in Mg2SiC>4 raises the critical number by a factor of 2. For viscosity in the range 10ið to 3 X 1017 m2/sec, the Rayleigh number falls in the range 3 x 104 ^ R ^ 107 If the Rayleigh number is actually of the order of 3 X 104, the effect of the spinel-oxides transi- tion may be to restrict convection to depths less than 650 km. We wish to point out that the negative terms in the denominator of (58) are less than unity for the mantle transition parameters. More- over, had we used £ = 0.28, which appears to be the appropriate value for an internally heat- ed homogeneous fluid, the results would be essentially the same. CONCLUDING REMARRS We have developed a simple, one-dimension- al model which is suitable for treating convec- tion in complex geophysical systems. As an example, we have examined the important pro- blem of convection in an internally heated 34 JÖKULL 23. ÁR
Síða 1
Síða 2
Síða 3
Síða 4
Síða 5
Síða 6
Síða 7
Síða 8
Síða 9
Síða 10
Síða 11
Síða 12
Síða 13
Síða 14
Síða 15
Síða 16
Síða 17
Síða 18
Síða 19
Síða 20
Síða 21
Síða 22
Síða 23
Síða 24
Síða 25
Síða 26
Síða 27
Síða 28
Síða 29
Síða 30
Síða 31
Síða 32
Síða 33
Síða 34
Síða 35
Síða 36
Síða 37
Síða 38
Síða 39
Síða 40
Síða 41
Síða 42
Síða 43
Síða 44
Síða 45
Síða 46
Síða 47
Síða 48
Síða 49
Síða 50
Síða 51
Síða 52
Síða 53
Síða 54
Síða 55
Síða 56
Síða 57
Síða 58
Síða 59
Síða 60
Síða 61
Síða 62
Síða 63
Síða 64
Síða 65
Síða 66
Síða 67
Síða 68
Síða 69
Síða 70
Síða 71
Síða 72
Síða 73
Síða 74
Síða 75
Síða 76
Síða 77
Síða 78
Síða 79
Síða 80
Síða 81
Síða 82
Síða 83
Síða 84
Síða 85
Síða 86
Síða 87
Síða 88
Síða 89
Síða 90
Síða 91
Síða 92
Síða 93
Síða 94
Síða 95
Síða 96
Síða 97
Síða 98
Síða 99
Síða 100
Síða 101
Síða 102
Síða 103
Síða 104
Síða 105
Síða 106
Síða 107
Síða 108
Síða 109
Síða 110
Síða 111
Síða 112
Síða 113
Síða 114
Síða 115
Síða 116
Síða 117
Síða 118
Síða 119
Síða 120
Síða 121
Síða 122
Síða 123
Síða 124
Síða 125
Síða 126
Síða 127
Síða 128
Síða 129
Síða 130
Síða 131
Síða 132

x

Jökull

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.