地质系统中双扩散对流的非线性物理学

摘要

在热和成分对密度作用的驱动下,双扩散对流(Double—diffusive Convection,D.D.c)属于一种非线性流体动力学现象。我们这里讨论了亚临界状态有限值的双扩散对流在无限值Prandtl数和大lcwis数(Lc)条件下的一些性质。Prandtl数和大lcwis数已应用到岩浆房研究和处于地核—地幔之间(Crust—mantle boundary,CMB)的D′层研究中。由二维有限单元方法所推导出的数据模式可以用来描述与时间变量有关的双扩散对流在扩散区和指状区中的一些性质。由于大lcwis数影响,岩浆房中组成的不均一性远比局部热构造复杂,这种不均一性对耗散岩浆房的地震波有着重要意义,在较高的Rα值条件下,浮力率R_ρ的增加会使与时间有关的双扩散对流减小。在一个较窄的区域里,组成界面的突然翻转会导致指状区内剪切热不稳定地发生。这种现象可能在具有较低的扩散数的岩浆房中发生。