암석권-아스천권 경계

Lithosphere–asthenosphere boundary
A color diagram of the internal structure of Earth
지구의 내부구조도

암석권과 아스테르권 경계(지질 물리학자에 의해 LAB라고 칭함)는 지구 내부 구조물의 층들 사이의 기계적 차이를 나타낸다. 지구의 내부 구조는 화학적으로(크러스트, 맨틀, 코어)와 기계적으로 모두 설명할 수 있다. 암석권과 암석권의 경계는 지구의 냉각되고 단단한 암석권과 따뜻하고 연성이 좋은 암석권 사이에 있다. 실제 경계의 깊이는 환경에 따라 다르다고 알려져 있지만 여전히 논쟁과 연구의 주제다.[1]

정의

LAB는 곡물 크기, 화학적 조성, 열 특성 및 부분 용해 범위의 차이를 포함하되 이에 국한되지 않는 암석권 및 암석권의 차이로부터 결정된다. 이러한 차이는 암석권과 암석권의 유전적 차이에 영향을 미치는 요인이다.[2]

기계 경계층(MBL)

LAB는 기계적으로 강한 암석권과 약한 암석권을 분리한다. LAB까지의 깊이는 표면에서 가해진 하중(화산의 굴곡 등)으로 인해 암석권이 겪은 굴곡의 양으로부터 추정할 수 있다.[3] 굴곡은 강도에 대한 하나의 관찰이지만, 지진도 "강한" 바위와 "약한" 바위의 경계를 정의하는 데 사용될 수 있다. 지진은 1차적으로 최대 650°C의 온도에서 구식, 냉간, 암석권 내에서 발생하도록 제한된다.[3] 이 기준은 암석의 연령을 기준으로 심층 온도를 추정하는 것이 합리적으로 간단한 해양 암석권에서 특히 잘 작동한다.[4] 이 정의를 사용할 때 LAB는 가장 얕다. MBL은 거의 암석권과 동일하지 않으며, 일부 지질학적 활성 지역(예: 분지 및 범위 주)에서 MBL은 지각보다 얇고 LAB는 Mohorovichich 불연속성 위에 있을 수 있기 때문이다.

열경계층(TBL)

열경계층(TBL)으로서의 LAB의 정의는 온도에 기인하는 것이 아니라 열전달의 지배적인 메커니즘에 기인한다. 암석권은 강하기 때문에 대류세포를 지탱할 수 없지만, 지하의 대류 맨틀은 훨씬 약하다. 이 프레임워크에서, LAB는 두 열전달 체계[전도와 대류]를 분리한다.[5] 그러나, 주로 암석권의 대류를 통해 열을 전달하는 영역에서 전도성 암석권으로의 전환은 반드시 갑작스러운 것은 아니며, 그 대신 혼합되거나 일시적으로 가변적인 열 수송의 넓은 영역을 포괄한다. 열경계층의 상단은 전도에 의해서만 열이 전달되는 최대 깊이다. TBL의 바닥은 열이 대류에 의해서만 전달되는 가장 얕은 깊이다. TBL 내부 깊이에서는 전도와 대류의 조합에 의해 열이 전달된다.

RBL(Rheological 경계층)

LAB는 RBL(Rheological Boundry Layer)이다. 지구의 얕은 깊이의 추운 온도는 암석권의 점도와 강도에 영향을 미친다. 암석권의 차가운 물질은 흐름을 억제하는 반면, 암석권의 "따뜻한" 물질은 점도를 낮추는 데 기여한다. 깊이가 증가하는 온도 증가는 지열 경사로 알려져 있으며, rhenological 경계층 내에서 점진적이다. 실제로 RBL은 맨틀 바위의 점도가 ~ P 인 깊이 defined. s에 의해 정의된다[5]

그러나 맨틀 재료는 뉴턴이 아닌 유체로서, 즉 점도는 변형률에 따라 달라진다.[6] 이는 스트레스 변화에 따라 LAB의 위치가 바뀔 수 있다는 것을 의미한다.

조성 경계층(BCBL)

LAB의 또 다른 정의는 깊이 있는 맨틀 구성의 차이를 포함한다. 암석권 맨틀은 초미세 물질이며 물, 칼슘, 알루미늄과 같은 휘발성 성분을 대부분 잃었다.[5] 이 고갈에 대한 지식은 맨틀 이질석의 구성에 기초한다. CCL 베이스까지의 깊이는 맨틀에서 추출한 올리빈 샘플 내의 포스테라이트의 양으로부터 결정할 수 있다. 이는 마그네슘이 농축된 성분 뒤에 원시 또는 천체권 맨틀의 부분 용융이 남아 있고, 마그네슘의 농도와 마그네슘의 농도가 일치하는 깊이가 CCL의 기초가 되기 때문이다.[5]

LAB 깊이 측정

지진 관측

지진 LAB(즉, 지진학적 관측을 사용하여 측정)는 저속도 영역(LVZ) 위에 지진학적으로 빠른 암석권(또는 암석권 뚜껑)이 존재한다는 관측에 의해 정의된다.[5] 지진 단층 촬영 연구는 LAB가 순수하게 열적이 아니라 부분 용해에 의해 영향을 받는다는 것을 보여준다.[5] LVZ의 원인은 다양한 메커니즘에 의해 설명될 수 있다.[5] LVZ가 부분 용해에 의해 생성되는지 여부를 판단하는 한 가지 방법은 자기장해(MT) 방법을 사용하여 깊이 함수로써 지구의 전기 전도도를 측정하는 것이다. 부분 용융은 전도성을 증가시키는 경향이 있으며, 이 경우 LAB는 저항성 암석권과 전도성 암석권 사이의 경계로 정의될 수 있다.[5]

맨틀 흐름은 광물(올리빈과 같은)의 정렬을 유도하여 지진파에 관측 가능한 비등방성 비등방성 아스테로피와 등방성(또는 다른 비등방성) 암석권 사이의 경계로 내진 LAB의 또 다른 정의가 된다.[7]

지진 LVZ는 Beno Gutenberg에 의해 처음으로 인식되었는데, 그 이름은 때때로 해양 암석권 아래의 지진 LAB의 기지를 가리키는 데 사용된다.[5] 구텐베르크 불연속성은 많은 연구에서 예상되는 LAB 깊이와 일치하며 또한 오래된 지각 아래 더 깊어지는 것으로 밝혀져 불연속성이 LAB와 밀접하게 연관되어 있다는 제안을 뒷받침한다.[8] 변환된 지진 단계에서 나온 증거는 대륙 지각에서 90–110 km 아래로 전단파 속도가 급격히 감소했음을 나타낸다.[9] 최근의 지진학 연구는 해저 50-140km의 깊이 범위에서 전단파 속도의 5~10%를 감소시킨다고 한다.

해양 암석권 아래

해양 암석권의 시대.

해양 지각 아래, LAB는 50에서 140 킬로미터의 깊이에 이르지만, LAB가 새로 생성되는 지각의 깊이보다 깊지 않은 중간 산등성이에 가까운 곳에 있다.[10] 지진 증거는 해양 판이 나이가 들면서 두꺼워진다는 것을 보여준다. 이것은 해양 암석권 아래의 LAB 또한 플레이트 나이가 들면서 깊어진다는 것을 암시한다. 해양 지진계의 데이터는 태평양과 필리핀 판 아래 연령에 의존하는 급격한 LAB를 나타내며, 해양-지질권 두께의 열 제어를 위한 증거로 해석되어 왔다.[11][12]

대륙 암석권 아래

대륙 암석권은 크라톤으로 알려진 고대의 안정된 부분을 포함하고 있다. LAB는 특히 이들 지역에서 연구하기 어려운데, 대륙의 이 오래된 지역 내의 암석권이 가장 두껍고 심지어 크래톤 아래의 두께에서 큰 변화를 보이는 것으로 나타나서 [13]암석권 두께와 LAB 깊이가 연령에 따라 다르다는 이론을 뒷받침한다. 이 지역 아래의 (방패와 플랫폼으로 구성된) LAB는 깊이가 200~250km로 추정된다.[14] 파네로조 대륙 지각 아래, LAB의 깊이는 대략 100 km이다.[14]

참조

  1. ^ Rychert, Catherine A.; Shearer, Peter M. (24 April 2009). "A Global View of the Lithosphere-Asthenosphere Boundary". Science. 324 (5926): 495–498. Bibcode:2009Sci...324..495R. doi:10.1126/science.1169754. PMID 19390041. S2CID 329976.
  2. ^ 12. Fjeldskaar, W, 1994. 페노칸디안 상승에서 감지된 천체권의 점도와 두께. 지구와 행성 과학 서신, 126, 4 399-410.
  3. ^ a b Anderson, Don L. (1995). "Lithosphere, asthenosphere, and perisphere". Reviews of Geophysics. 33 (1): 125. Bibcode:1995RvGeo..33..125A. doi:10.1029/94RG02785. S2CID 16708331.
  4. ^ Turcotte, Donald L.; Schubert, Gerald (2002). Geodynamics. doi:10.1017/cbo9780511807442. ISBN 978-0-511-80744-2.
  5. ^ a b c d e f g h i Artemieva, Irina (2011). The Lithosphere. doi:10.1017/CBO9780511975417. ISBN 978-0-511-97541-7.[페이지 필요]
  6. ^ Czechowski, Leszek; Grad, Marek (2018). "Two mechanisms of formation of asthenospheric layers". arXiv:1802.06843. Bibcode:2018arXiv180206843C. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  7. ^ Eaton, David W.; Darbyshire, Fiona; Evans, Rob L.; Grütter, Herman; Jones, Alan G.; Yuan, Xiaohui (April 2009). "The elusive lithosphere–asthenosphere boundary (LAB) beneath cratons". Lithos. 109 (1–2): 1–22. Bibcode:2009Litho.109....1E. doi:10.1016/j.lithos.2008.05.009.
  8. ^ Schmerr, Nicholas (2012). "The Gutenberg Discontinuity: Melt at the Lithosphere-Asthenosphere Boundary". Science. 335 (6075): 1480–1483. Bibcode:2012Sci...335.1480S. doi:10.1126/science.1215433. PMID 22442480. S2CID 206538202.
  9. ^ Rychert, Catherine; Fischer, Karen; Rondenay, Stéphane (July 2005). "A sharp lithosphere–asthenosphere boundary imaged beneath eastern North America". Nature. 436 (28): 542–545. Bibcode:2005Natur.436..542R. doi:10.1038/nature03904. PMID 16049485. S2CID 4386941.
  10. ^ Pasyanos, Michael E. (January 2010). "Lithospheric thickness modeled from long-period surface wave dispersion". Tectonophysics. 481 (1–4): 38–50. Bibcode:2010Tectp.481...38P. doi:10.1016/j.tecto.2009.02.023.
  11. ^ Kawakatsu, Hitoshi; Kumar, Prakash; Takei, Yasuko; Shinohara, Masanao; Kanazawa, Toshihiko; Araki, Eiichiro; Suyehiro, Kiyoshi (2009). "Seismic Evidence for Sharp Lithosphere-Asthenosphere Boundaries of Oceanic Plates". Science. 324 (499): 499–502. Bibcode:2009Sci...324..499K. doi:10.1126/science.1169499. PMID 19390042. S2CID 206517967.
  12. ^ Fischer, Karen M.; Ford, Heather A.; Abt, David L.; Rychert, Catherine A. (April 2010). "The Lithosphere-Asthenosphere Boundary". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 38 (1): 551–575. Bibcode:2010AREPS..38..551F. doi:10.1146/annurev-earth-040809-152438.
  13. ^ Eaton, David; Darbyshire, Fiona; Evans, Rob; Grutter, Herman; Jones, Alan; Yuan, Xiaohui (2009). "The elusive lithosphere–asthenosphere boundary (LAB) beneath cratons". Lithos. 109 (1–2): 1–22. Bibcode:2009Litho.109....1E. doi:10.1016/j.lithos.2008.05.009.
  14. ^ a b Plomerova, Jaroslava; Kouba, Daniel; Babusˇka, Vladislav (2002). "Mapping the lithosphere–asthenosphere boundary through changes in surface-wave anisotropy". Tectonophysics. 358 (1–4): 175–185. Bibcode:2002Tectp.358..175P. doi:10.1016/s0040-1951(02)00423-7.