Jökull


Jökull - 01.12.1973, Blaðsíða 36

Jökull - 01.12.1973, Blaðsíða 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
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88
Blaðsíða 89
Blaðsíða 90
Blaðsíða 91
Blaðsíða 92
Blaðsíða 93
Blaðsíða 94
Blaðsíða 95
Blaðsíða 96
Blaðsíða 97
Blaðsíða 98
Blaðsíða 99
Blaðsíða 100
Blaðsíða 101
Blaðsíða 102
Blaðsíða 103
Blaðsíða 104
Blaðsíða 105
Blaðsíða 106
Blaðsíða 107
Blaðsíða 108
Blaðsíða 109
Blaðsíða 110
Blaðsíða 111
Blaðsíða 112
Blaðsíða 113
Blaðsíða 114
Blaðsíða 115
Blaðsíða 116
Blaðsíða 117
Blaðsíða 118
Blaðsíða 119
Blaðsíða 120
Blaðsíða 121
Blaðsíða 122
Blaðsíða 123
Blaðsíða 124
Blaðsíða 125
Blaðsíða 126
Blaðsíða 127
Blaðsíða 128
Blaðsíða 129
Blaðsíða 130
Blaðsíða 131
Blaðsíða 132

x

Jökull

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.