地幔粘滞度非均匀性的大地水准面异常响应研究

Geoid anomalies provide much information on the physical properties of the Earth’s interior. They are not only related to the density anomalies inside the Earth, but also related to the internal dynamic topography maintained by the mantle convection, mantle viscosity, pressure, temperature and chemical properties. Geoid anomalies and their sources have always been a research hotspot in geosciences, which play an important role in the research of seismology, geophysics and geodynamics. Based on establishing the mantle density anomaly model, this project will construct equations of mantle convection to determine the global geoid anomalies for mantle heterogeneity and dynamics, under the constraint of a subduction model. By adjusting the mantle viscosity models, we will compute and simulate the geoid anomalies and the state of mantle convection, then make the geoid anomalies and plate velocities fitting with the observations. Finally, we will give a revised structure model of the mantle viscosity, analyze and explore the effects of heterogeneous mantle interior and its dynamics on the geoid, which will provide a reference for earth science research.

大地水准面异常包含了丰富的地球内部物质物理性质信息。它不仅与地球内部物质密度相关，还与地幔对流维持的内部动力地形、地幔粘度、压力和温度以及化学性质相关。大地水准面异常及其影响因素一直是地球科学的研究热点问题，对地震学、地球物理学和地球动力学等相关领域的研究具有重要作用。本项目研究基于建立地幔密度异常模型、在俯冲带模型约束下建立由地幔对流问题确定全球大地水准面异常响应的方程，通过调整地幔粘度结构模型模拟计算大地水准面异常、地幔对流状态，拟合观测大地水准面异常和板块运动速率。最终给出修正的地幔粘度结构模型结果，并分析、探讨地球内部物质物性不均匀及动力学等因素对大地水准面的影响，为地球科学研究提供参考依据。

大地水准面异常包含了丰富的地球内部物质物理性质信息。它不仅与地球内部物质密度相关，还与地幔对流维持的内部动力地形、地幔粘度、压力和温度以及化学性质相关。大地水准面异常及其影响因素一直是地球科学的研究热点问题，对地震学、地球物理学和地球动力学等相关领域的研究具有重要作用。通过数值法求解地幔对流问题，解算地幔对流的速度场和应力场，获得了地幔对流引起的大尺度核幔边界起伏，可以作为当前核幔边界起伏研究的重要参考数据。通过采用多种不同的地震层析模型，结合不同的地幔粘度结构，得到了与观测大地水准面异常较好拟合的地幔粘度结构，可以为地幔粘滞度的研究提供重要的参考价值。利用四个不同的层析模型作为地幔对流的浮力驱动，研究了不同地幔粘度结构对罗斯海海域大地水准面异常模拟的影响。通过提取不同的上、下地幔密度异常进行罗斯海海域大地水准面异常模拟，本研究认为，罗斯海海域的大地水准面异常主要来源于中、上地幔的负密度异常，下地幔的正密度异常对罗斯海海域的大地水准面异常也有一定的贡献，地幔对流的动力学效应对该区域大地水准面异常的影响也存在，但相对于地幔密度异常的贡献较弱。