地幔对流与岩石层板块的相互耦合及影响──（Ⅱ）地幔混合对流理论及其应用

观测到的板块运动包含两种能量分布几乎相等的运动形态：极型场和环型场．纯粹的由热驱动的地幔自由对流不能预期和解释环型运动的产生．本文提出地幔混合对流理论，既考虑了热驱动的自由对流，也考虑了由板块自身激发的强迫对流．根据板块处于动力学平衡状态的观测事实，建立了相应的模型．数值结果表明，根据混合对流模型所预期的板块速度场，既能产生极型场，也能产生环型场，而且在空间分布特征及功率谱分布上与观测资料符合相当好．地幔物质的上升流动基本和洋脊对应，而下降流动和俯冲带对应．

考虑混合地幔对流的地球热演化的参量化模型

单纯的全地幔对流或分层地幔对流热演化模型不能解释地球构造演化史中的幕式特征 ,故本研究在地球热历史的参量化模型研究中考虑混合地幔对流模式 .我们引入时间相关的全地幔对流成分比 F来表征地球热演化历史中全地幔对流所占权重 ,同时引入描述相变边界层对流状态的局部瑞利数 Raloc和对流转换临界瑞利数 Ra1 及 Ra2 ,作为地幔对流的控制参量 .结果表明 ,混合地幔对流参量化模型得出的地球热演化史可以较好地反映地球幕式构造演化史 .

海洋和大陆岩石圈下的混合地幔对流模型

运用参量化模型方法，建立了海洋岩石圈板块和大陆岩石圈板块下混合地幔对流模型．计算结果表明：板块构造和地幔对流的相互作用，造成在地球演化的晚期海洋岩石圈板块和大陆岩石圈板块下的地幔幕式翻转不同步，导致海洋板块和大陆板块之间的边缘地带成为构造活跃地区．