A New Reference Model for the Evolution of Oceanic Lithosphere in a Cooling Earth
A New Reference Model for the Evolution of Oceanic Lithosphere in a Cooling Earth
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冷却地球中海洋岩石圈演化的新参考模型
DOI：
10.1029/2020jb021528
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Yamano, Makoto
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Korenaga, Tomoko;Korenaga, Jun;Kawakatsu, Hitoshi;Yamano, Makoto
我们提出了一个新的参考模型的海洋岩石圈的演化，其中包括不完全的粘性松弛，辐射加热和长期冷却的影响。新的参考模型完全基于热传导，即不涉及小尺度对流的发生，并且与板模型不同，它不包含非物理边界条件。然而，我们的模型可以解释测深和热流数据的正常海底。新模型的成功归功于在传导建模中使用真实的材料特性，以及考虑到海底下普遍发生的所有主要过程。长期冷却对老海底测深的影响特别显著。虽然长期冷却仅带来幅度为1.20 K的微弱温度变化，但由于长波长地形内核的深度敏感性，它仍然可以显著影响全球水深测量。我们认为，众所周知的事实，即地球一直在冷却，这是没有考虑在任何以前的参考模型，可能是长期存在的海底平坦之谜的关键。新的参考模型预计将有助于更好地量化热点岛屿和海洋高原就位的影响，小尺度对流的影响，以及对流地幔长期冷却的区域历史。
We present a new reference model for the evolution of oceanic lithosphere, which incorporates the effects of incomplete viscous relaxation, radiogenic heating, and secular cooling. The new reference model is based solely on thermal conduction, that is, without involving the occurrence of small‐scale convection, and unlike the plate model, it does not contain unphysical boundary conditions. Yet, our model can explain both bathymetry and the heat flow data on the normal seafloor. The success of the new model owes to the use of realistic material properties in conduction modeling as well as the consideration of all of major processes that take place ubiquitously beneath seafloor. The effect of secular cooling on the bathymetry of old seafloor is particularly notable. Whereas secular cooling brings only weak temperature variations with an amplitude of ∼20 K, it can nonetheless affect global bathymetry substantially owing to the deep sensitivity of long‐wavelength topography kernels. We suggest that the well‐known fact that Earth has been cooling, which was not considered in any of previous reference models, may be the key to the long‐standing puzzle of seafloor flattening. The new reference model is expected to be useful to better quantify the impact of the emplacement of hotspot islands and oceanic plateaus, the effect of small‐scale convection, and the regional history of secular cooling in the convecting mantle.
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