Convección do manto

A convección do manto é o movemento lento e deslizante no manto do silicato sólido da Terra causado polas correntes de convección que transportan a calor desde o interior á superficie do planeta.Kobes, Randy and Kunstatter, Gabor."Mantle Convection" . Physics Department, University of Winnipeg. Retrieved 3 January 2010.

A litosfera da superficie da Terra cabalga sobre a astenosfera e as dúas forman os compoñentes do manto superior. A litosfera divídese nunha serie de placas que están continuamente creándose e consumíndose nos seus límites de placa. A acreción prodúcese a medida que o manto se agrega aos bordos de crecemento dunha placa, asociado coa expansión do fondo oceánico. Este material engadido quente arrefríase por condución e convección de calor. Nos bordos de consumo da placa, o material contráese termicamente até volverse denso, e afúndese baixo o seu propio peso no proceso de subdución, xeralmente nunha fosa oceánica.

Este material subducido afúndese a través do interior da Terra. Algo de material subducido parece acadar o manto inferior, mentres que noutras rexións, impídese que este material se afunda aínda máis, posiblemente debido a unha transición de fase de espinela a silicato de perovskita e magnesiustustita, unha reacción endotérmica.

A codia oceánica subducida desencadea o vulcanismo, aínda que os mecanismos básicos son variados. O vulcanismo pode ocorrer debido a procesos que agregan flotabilidad ao parcialmente fundido manto, o que causaría un fluxo cara a arriba da masa parcial fundida debido a unha diminución na súa densidade. A convección secundaria pode causar vulcanismo superficial como consecuencia da extensión intraplacas e plumas do manto.

A convección do manto fai que as placas tectónicas se movan ao redor da superficie da Terra. Este proceso semella ter sido moito máis activo durante o período Hadeico, o que resultou nunha clasificación gravitacional do ferro fundido máis pesado, níquel e sulfuros cara ao núcleo, e minerais de silicato máis liviáns no manto.

 Tipos de convección 
miniatura|Ilustración do modelo conceptual da "Terra Burkiana" (en referencia a Kevin C. A. Burke)
A finais do século XX, houbo un debate importante dentro da comunidade xeofísica sobre si era probable que a convección fose «en capas» ou «completa». Aínda que os elementos deste debate aínda continúan, os resultados da tomografía sísmica, as simulacións numéricas da convección do manto e o exame do campo gravitatorio da Terra están a suxerir a existencia da convección "completa" do manto, polo menos na actualidade. Neste modelo, frío, a subducente litosfera oceánica descende toda desde a superficie até o límite entre o núcleo e o manto (core–mantle boundary, CMB) e as quentes plumas elévanse desde o CMB até a superficie. Esta imaxe baséase en grande medida nos resultados do modelos de tomografía sísmica globais, que adoitan mostrar anomalías de laxas e plumas que cruzan a zona de transición do manto.

Aínda que agora está ben aceptado que as laxas de subducción cruzan a zona de transición do manto e descenden até o manto inferior, o debate sobre a existencia e continuidade das plumas persiste, con importantes implicacións para o estilo de convección do manto. Este debate está vinculado á controversia acerca de si o vulcanismo intraplaca é causado por procesos superficiais do manto superior ou por plumas do manto inferior. Moitos estudos de xeoquímica argumentaron que as lavas que irromperon nas áreas intraplaca son diferentes en composición das derivadas superficiais de basaltos de dorsais oceánicas (mid-ocean ridge basalts, MORB). Especificamente, tipicamente teñen elevadas proporcións de 3He /4He. Ao ser un nucleido primordial, o 3He non se produce naturalmente na terra. Tamén se escapa rapidamente da atmosfera terrestre cando entra en erupción. A elevada relación 3He /4He de basaltos de illas oceánicas (Ocean Island Basalts, OIB) suxire que deben de proceder dunha parte da terra que non sexa previamente fundida e reprocesada da mesma maneira que o foi a fonte MORB. Isto interpretouse como dunha orixe nunha rexión diferente, menos ben mesturada, que se suxire como o manto inferior. Outros, con todo, sinalaron que as diferenzas xeoquímicas poderían indicar a inclusión dun pequeno compoñente de material próximo á superficie da litosfera.

 Forma e vigor da convección 
miniatura|Simulación en 2D da convección do manto
Na Terra, o número de Rayleigh para convección dentro do manto da Terra estímase da orde 107, o que indica unha convección vigorosa. Este valor corresponde á convección do manto completo (é dicir, a convección que se estende desde a superficie da Terra até o bordo co núcleo). Nunha escala global, a expresión superficial desta convección son os movementos das placas tectónicas e, polo tanto, ten velocidades duns poucos cm/ano.Small-scale convection in the upper mantle beneath the Chinese Tian Shan Mountains, http://www.vlab.msi.umn.edu/reports/allpublications/files/2007-pap79.pdf Polar Wandering and Mantle Convection, http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?bibcode=1972IAUS...48..212T&db_key=AST&page_ind=0&data_type=GIF&type=SCREEN_VIEW&classic=YESPicture showing convection with velocities indicated.  As velocidades poden ser máis rápidas para a convección a pequena escala que se produce en rexións de baixa viscosidade debaixo da litosfera, e máis lentas no manto inferior onde as viscosidades son máis grandes. Un ciclo de convección superficial simple toma da orde de 50 millóns de anos, aínda que a convección máis profunda pode estar máis preto de 200 millóns de anos.Thermal Convection with a Freely Moving Top Boundary, See section IV Discussion and Conclusions http://physics.nyu.edu/jz11/publications/ConvecA.pdf

Na actualidade, crese que a convección de manto completo inclúe o declive a grande escala debaixo das Américas e do Pacífico occidental, ambas as rexións cunha longa historia de subducción, e o fluxo de emerxencia debaixo do Pacífico central e África, que presentan unha topografía dinámica compatible co elevamiento. Este patrón de fluxo a grande escala tamén é consistente cos movementos das placas tectónicas, que son a expresión superficial da convección no manto da Terra e actualmente indican unha converxencia de grao-2 cara ao Pacífico occidental e as Américas, e a diverxencia afástase do Pacífico central e de África. A persistencia da diverxencia tectónica neta fóra de África e do Pacífico durante os últimos 250 millóns de anos indica a estabilidade a longo prazo deste patrón xeral de fluxo do manto, e é consistente con outros estudos que suxiren unha estabilidade a longo prazo das rexións LLSVP do manto inferior que forman a base destes xurdimentos.

 Fluencia no mando 

Dado que o manto está composto principalmente de olivino ((Mg,Fe)2SiO4), as características reolóxicas do manto son en gran parte as deste mineral. Ademais, debido ás temperaturas e presións variables entre o manto inferior e superior, pódense producir unha variedade de procesos de fluencia, dominando a dislocación no manto inferior e a fluencia difusional dominando ocasionalmente no manto superior. Emporiso, hai unha grande rexión de transición nos procesos de fluencia entre o manto superior e inferior e incluso dentro de cada sección, as propiedades da fluencia poden cambiar fortemente coa localización e, polo tanto, coa temperatura e a presión. Nas rexións de fluencia da lei de potencia, a ecuación de fluencia axustada aos datos con n = 3–4 é estándar.

 Convección do manto noutros corpos celestes 

Un proceso similar de convección lenta probablemente ocorra (ou ocorreu) no interior doutros planetas (por exemplo, Venus, Marte) e algúns satélites (por exemplo, Europa, Encélado).

 Véxase tamén 

 Outros artigos 
 Banance da calor interna da Terra
 Expansión do fondo oceánico

 Notas 

Categoría:Xeofísica
Categoría:Tectónica de placas