Modes of Mantle Convection, Their Stability, and What Controls Their Existence
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The motion of Earth's tectonic plates is the surface expression of mantle convection beneath. Analytical convection models have attempted to relate observables, such as plate velocities and surface heat flow, with the thermo‐mechanical state of the mantle, and remain deeply influential in global geophysics. While such models tend to focus on describing the mantle's behavior today, there is evidence that suggests they may not be the best description for an earlier, hotter mantle. Early in Earth's history, higher temperatures may have led to different convective regimes that include active‐lid (today's form of convection), sluggish‐lid, and stagnant‐lid convection. In this study, we adopt and extend the analytical theory laid out by Crowley & O'Connell (2012, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05254.x ) that self‐consistently characterizes the first two of these convection regimes. For a given thermo‐mechanical state, the theory predicts one to multiple solutions that each represent distinct modes of mantle convection. Here, we derive new scaling laws that connect these modes to the mantle's Rayleigh number and identify a new fundamental, dimensionless number, which we term the O’Connell number (named after Richard “Rick” J. O'Connell (1941–2015)), that describes a plate's resistance in context of the overall convection of the system. In addition, we identify two key bifurcations that bracket the Rayleigh‐O'Connell number space within which multiple solutions may exist. Finally, we remove the assumption of steady‐state in their original framework in order to perform a linear stability analysis to characterize the relative stability of each convection mode.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».