Influence of continents and lithospheric plates on the shape of {\itshape D$''$}~layer~and~the~spatial~distribution of mantle plumes

Abstract

The regularities of the global intraplate volcanism of the Earth are explained by the mantle plumes originating at the heads and margins of two piles of dense material of the hot and relatively heavy ′′ layer at the base of the mantle. Due to thermal blanket effect under a supercontinent the overheated region with ascending flows arises in the mantle. These flows distort the ′′ layer and produce the thermochemical piles in the lowermost mantle under the supercontinent. It is supposed that the pile under Africa originated at the time of existence of Pangea, while the pile under the Pacific Ocean originated at the time of existence of Rodinia. As Africa succeeds to Pangea, the pile under Africa exists until now. But it stays unclear why the pile under the Pacific Ocean exists up to now despite supercontinent Rodinia has been broken-up a long time ago. The numerical models of thermochemical convection in the whole mantle with spherical geometry which include the heavy ′′ layer allow to clear up effects of supercontinents and lithospheric plates on deformations of the ′′ layer by mantle flows and formation of the thermochemical piles.

Heat and Mass Transfer in the Upper Mantle and the Deep Crust: Petrological Indicators and Mathematical Modeling

“…В настоящее время можно считать доказанным, что долгоживущие мантийные плюмы представляют собой обычные восходящие потоки общемантийной тепловой конвекции, которые при высокой интенсивности принимают особую грибовидную форму [Ricard, 2007;Bercovici, 2007;Trubitsyn, 2012;Trubitsyn, Evseev, 2014Trubitsyn et al, 2015]. Химические примеси (эклогитовый компонент) являются добавкой базитового состава, понижающей температуру плавления перидотитов, а значит, будут инициировать плюмы [Dannberg, Sobolev, 2015].…”

“…Это означает, что появились новые механизмы разгрузки тепла, в первую очередь на плотностных физико-химических границах в верхней -нижней мантии, на границе Мохо и на внутрикоровых плотностных и реологических границах. На первое место вышли пограничные слои, когда горячие нижнемантийные струи вскрывают их и приводят в циркуляриционное движение все вещество верхнемантийных конвективных ячеек [Khain, Lobkovsky, 1990;Dobretsov et al, 2001;Lobkovsky et al, 2004;Schubert et al, 2004;Kuskov et al, 2014;Trubitsyn et al, 2015]. Эти численные модели основываются на геолого-геофизических данных о структуре и температурных градиентах в разрезе «верхняя мантия -земная кора», однако в них не учитываются физико-механические особенности тепломассопереноса на границах раздела сред.…”