Геодинамика

Описание

Реклама

Существуют убедительные доказательства, в том числе надводный борт (Sandu et al., 2011 ), чтобы предположить, что Земля имела значительный и практически постоянный объем океана в течение большей части своей истории. Учитывая, что вода возвращается обратно в мантию посредством субдукции, а также обратно магматизмом, возникают вопросы, как она могла поддерживать такой постоянный уровень? Кроме того, где находятся основные внутренние резервуары воды в мантии? Находятся ли они в переходной зоне, между верхней и нижней мантией, или в больших провинциях с низкой скоростью сдвига, которые выглядят как два крупных объекта в самой глубокой мантии под Африкой и Тихим океаном (Davies et al., 2012)?

Современные модели глубоководного цикла являются базовыми. Моделирование процессов мантийной конвекции, плавления и субдукции улучшилось за последние десятилетия, но эти улучшения не были полностью включены в модели глубоководного цикла. В равной степени возрастают ограничения на глубоководье (оцениваемые в мантии на 5 океанов!) Из-за аспектов лабораторных экспериментов, электропроводности и сейсмологии. Очевидно, учитывая огромное значение воды для большинства явлений в мире природы, от реологии горных пород до самой жизни, поэтому необходимо лучше понять, как планета может поддерживать себя в форме и быть здоровой.

Это обучение является частью большого проекта Консорциума. которая является частью большой направленной программы NERC по летучим веществам и геодинамике. Это будет совпадать по времени с другим проектом Консорциума Университета Кардиффа, в котором работает постдокторский научный сотрудник (PDRA). PDRA будет фокусироваться на влиянии воды на реологию мантии и будет заниматься более продвинутой разработкой кода. В PDRA будут рассмотрены циклы литофильных элементов, содержание серы и ограничения по электропроводности и сейсмологии. Будет сильная синергия.

Аспекты, которые будут изучать эти студенты, конкретно включают в себя:

* Что мы можем узнать из отслеживания воды, благородных газов и стабильного изотопа 11B одновременно.
* Взгляните на ограничения, связанные с производством надводного борта и таяния.

Студент начнёт с изучения простых моделей, параметризующих критические процессы, но включающих в себя более реалистичные процессы и параметры, чем существующие модели. Этот класс моделей позволит исследовать широкий спектр возможных путей эволюции Земли. Затем проект перейдет к использованию кодов конвекции мантии переднего края, способных имитировать мантийную конвекцию в трехмерной сферической геометрии при энергии, подобной Земле (см. Рисунок ниже), с использованием высокопроизводительных вычислений (HPC). Они уже были разработаны для отслеживания химического состава, в том числе таяния (Davies and van Heck, 2013). Модели уже отслеживают тепловыделяющие элементы, полученные дочерние изотопы свинца и благородного газа и связанные с ними стабильные первичные изотопы. Модели также уже отслеживают объемную композицию, позволяющую термо-композиционную конвекцию. В этих гораздо более продвинутых и вычислительно дорогих моделях отслеживания воды учащийся сосредоточится на подмножестве моделей, которые будут интересны на первом этапе проекта. Это позволит проверить, как геометрия, реология и обратные связи плавучести, которые не могут быть учтены в простых моделях, влияют на эволюцию. Затем студент ограничит эти модели широкими наблюдениями и рассмотрит их влияние на изменчивые циклы.

Этот проект приведет к лучшему пониманию круговорота воды. Поскольку это так важно для всей Направленной программы, учащийся должен получить большую пользу от результатов всей Направленной программы.