Rücken

Faktoren, die für Berechnungen der partiellen Schmelze von Bedeutung sind, werden diskutiert. Die thermische Entwicklung eines geochemischen und petrologischen Modells der aufsteigenden Asthenosphäre unter einem Rückenfirst wird numerisch untersucht. Partielle Schmelze, Basalt-Eruption und Differenzierung der aufsteigenden Asthenosphäre werden modelliert. Die Verteilung der Schmelze und die Dichteverteilung in den oberen 100 km des oberen Mantels werden berechnet. Die partielle Schmelze findet in einem Tiefenintervall von 25—60 km unter dem Rückenfirst statt. Der Grad der partiellen Schmelze liegt etwas unter 20 %. Etwa 2,5-mal mehr Flüssigkeit wird durch partielle Schmelze in der aufsteigenden Asthenosphäre erzeugt als am Rückenfirst zutage bricht. Dieser überschüssige Flüssigkeitsanteil erstarrt in der Lithosphäre, außerhalb der Rückenachse unter dem Moho. Die berechneten Ergebnisse stimmen mit den Beobachtungen zur Zusammensetzung des ozeanischen Rückenbasalts, seiner durchschnittlichen Eruptionsrate und geochemischen Schätzungen des Grades der partiellen Schmelze im oberen Mantel unter dem Rücken überein.

@article{bottinga1978partial,
    author = "Bottinga, Y. und Allègre, Claude Jean",
    title = "Partial melting under spreading ridges",
    year = "1978",
    journal = "Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences",
    abstract = "Faktoren, die für Berechnungen der partiellen Schmelze von Bedeutung sind, werden diskutiert. Die thermische Entwicklung eines geochemischen und petrologischen Modells der aufsteigenden Asthenosphäre unter einem Rückenfirst wird numerisch untersucht. Partielle Schmelze, Basalt-Eruption und Differenzierung der aufsteigenden Asthenosphäre werden modelliert. Die Verteilung der Schmelze und die Dichteverteilung in den oberen 100 km des oberen Mantels werden berechnet. Die partielle Schmelze findet in einem Tiefenintervall von 25—60 km unter dem Rückenfirst statt. Der Grad der partiellen Schmelze liegt etwas unter 20 \%. Etwa 2,5-mal mehr Flüssigkeit wird durch partielle Schmelze in der aufsteigenden Asthenosphäre erzeugt als am Rückenfirst zutage bricht. Dieser überschüssige Flüssigkeitsanteil erstarrt in der Lithosphäre, außerhalb der Rückenachse unter dem Moho. Die berechneten Ergebnisse stimmen mit den Beobachtungen zur Zusammensetzung des ozeanischen Rückenbasalts, seiner durchschnittlichen Eruptionsrate und geochemischen Schätzungen des Grades der partiellen Schmelze im oberen Mantel unter dem Rücken überein.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsta.1978.0031",
    doi = "10.1098/rsta.1978.0031",
    number = "1355",
    pages = "501-525",
    volume = "288"
}

@article{menard1984evolution,
    author = "Menard, H. W.",
    title = "Evolution von Rinnen durch asymmetrische Ausbreitung",
    year = "1984",
    journal = "Geology",
    url = "https://doi.org/10.1130/0091-7613(1984)12<177:eorbas>2.0.co;2",
    doi = "10.1130/0091-7613(1984)12<177:eorbas>2.0.co;2",
    number = "3",
    pages = "177",
    volume = "12"
}

@misc{menard1984evolution1,
    author = "Menard, W. H",
    title = "Evolution von Rinnen durch asymmetrische Ausbreitung",
    year = "1984",
    howpublished = "Geology, v. 12, p. 177-180",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Menard, W. H., 1984, Evolution von Rinnen durch asymmetrische Ausbreitung: Geology, v. 12, p. 177-180.}"
}

Mittelozeanischer Rückenachsen werden durch eine Segmentierung der Achsen und der darunterliegenden magmatischen Systeme gekennzeichnet. Feinskalige Segmentierung wurde hauptsächlich entlang schnell ausbreitender Rücken untersucht. Hier bieten wir Einblicke in die dritter- und vierterordentliche Segmentierung von mittelausbreitenden Rücken und deren zeitliche Entwicklung. Der Alarcón Rise und der Endeavour Segment weisen ähnliche Ausbreitungsraten (49 bzw. 52,5 mm/Jahr) auf, aber kontrastierende Morphologien, die von einem axialen Hoch mit einem relativ engen axialen Gipfelgraben bis zu einem axialen Tal reichen. Bathymetrie mit einer Auflösung von einem Meter, die von autonomen Unterwasserfahrzeugen erfasst wurde, Lavadatengeochemie und Altersbestimmungen aus Sedimentkernen werden mit verfügbaren seismischen Reflexionsprofilen kombiniert, um Variationen in (1) Geometrie und Orientierung des axialen Gipfelgrabens oder -tals, (2) Meereshöhe in der Nähe der Achse und (3) Verteilung hydrothermaler Ventile, (4) Lavadatengeochemie und (5) Fließalter zwischen benachbarten Achsen zu analysieren. Entlang beider mittelausbreitender Segmente sind dritter- und vierterordentliche Diskontinuitäten und zugehörige Segmente in ihrer Dimension ähnlich dem, was entlang schnell ausbreitender Rücken beobachtet wurde. Der Alarcón Rise und der Endeavour Segment ermöglichen zudem die Untersuchung der Evolution der feinskaligen Segmentierung über Zeiträume von 300 bis 4.000 Jahren. Der Vergleich zwischen alten und jungen Achsen zeigt, dass die Evolution der feinskaligen Segmentierung von der Intensität der magmatischen Aktivität abhängt. Hohe magmatische Perioden sind mit einer schnellen Evolution dritterordentlicher Segmente verbunden, während Perioden niedriger magmatischer Aktivität, die von tektonischer Verformung und/oder hydrothermaler Aktivität dominiert werden, mit wenig bis keiner Änderung der Segmentierung verbunden sind.

@article{lesaout2019evolution,
    author = "Le Saout, M. und Clague, D.A. und Paduan, J.B.",
    title = "Evolution of Fine‐Scale Segmentation at Intermediate‐Spreading Rate Ridges",
    year = "2019",
    journal = "Geochemistry, Geophysics, Geosystems",
    abstract = "Mittelozeanischer Rückenachsen werden durch eine Segmentierung der Achsen und der darunterliegenden magmatischen Systeme gekennzeichnet. Feinskalige Segmentierung wurde hauptsächlich entlang schnell ausbreitender Rücken untersucht. Hier bieten wir Einblicke in die dritter- und vierterordentliche Segmentierung von mittelausbreitenden Rücken und deren zeitliche Entwicklung. Der Alarcón Rise und der Endeavour Segment weisen ähnliche Ausbreitungsraten (49 bzw. 52,5 mm/Jahr) auf, aber kontrastierende Morphologien, die von einem axialen Hoch mit einem relativ engen axialen Gipfelgraben bis zu einem axialen Tal reichen. Bathymetrie mit einer Auflösung von einem Meter, die von autonomen Unterwasserfahrzeugen erfasst wurde, Lavadatengeochemie und Altersbestimmungen aus Sedimentkernen werden mit verfügbaren seismischen Reflexionsprofilen kombiniert, um Variationen in (1) Geometrie und Orientierung des axialen Gipfelgrabens oder -tals, (2) Meereshöhe in der Nähe der Achse und (3) Verteilung hydrothermaler Ventile, (4) Lavadatengeochemie und (5) Fließalter zwischen benachbarten Achsen zu analysieren. Entlang beider mittelausbreitender Segmente sind dritter- und vierterordentliche Diskontinuitäten und zugehörige Segmente in ihrer Dimension ähnlich dem, was entlang schnell ausbreitender Rücken beobachtet wurde. Der Alarcón Rise und der Endeavour Segment ermöglichen zudem die Untersuchung der Evolution der feinskaligen Segmentierung über Zeiträume von 300 bis 4.000 Jahren. Der Vergleich zwischen alten und jungen Achsen zeigt, dass die Evolution der feinskaligen Segmentierung von der Intensität der magmatischen Aktivität abhängt. Hohe magmatische Perioden sind mit einer schnellen Evolution dritterordentlicher Segmente verbunden, während Perioden niedriger magmatischer Aktivität, die von tektonischer Verformung und/oder hydrothermaler Aktivität dominiert werden, mit wenig bis keiner Änderung der Segmentierung verbunden sind.",
    url = "https://doi.org/10.1029/2019gc008218",
    doi = "10.1029/2019gc008218",
    number = "8",
    pages = "3841-3860",
    volume = "20"
}

@inproceedings{lissenberg2021magma,
    author = "Lissenberg, Johan und Loocke, Matthew und Cooper, George und MacLeod, Christopher",
    title = "Evolution des Magmakörpers an schnell ausbreitenden Mittelozean-Rücken",
    year = "2021",
    booktitle = "Goldschmidt2021 Abstracts",
    url = "https://doi.org/10.7185/gold2021.5763",
    doi = "10.7185/gold2021.5763"
}

Lithosphärische Schwäche ist für die Subduktionsinitiierung unerlässlich. Spreizungsberge sind divergente Plattengrenzen, die lithosphärische Schwäche darstellen und die Subduktionsinitiierung fördern können. Natürliche Beispiele für die Subduktion entlang von Spreizungsbergen, die durch Inversion entstanden sind, wurden vorgeschlagen (z. B. die Subduktion des Proto-Südchinesischen Meeres). Obwohl die dynamische Evolution der durch Inversion entstandenen Subduktion zuvor durch geodynamische numerische Modellierung untersucht wurde, bleibt sie unklar, insbesondere der Einfluss des thermischen Zustands und der Geometrien der Spreizungsberge auf die Subduktionsinitiierung und die dynamische Evolution. Wir erstellen zweidimensionale thermomechanisch gekoppelte numerische Modelle, um die dynamische Evolution der erzwungenen Subduktion entlang von Spreizungsbergen zu simulieren, und quantifizieren den Einfluss von vier Hauptparametern auf die Subduktionsentwicklung (d. h. die Spreizungsrate und das Alter der Spreizungsberge nach Abkühlung, die erzwungene Konvergenzrate und die asymmetrische Bergridgeometrie). Unsere Modellergebnisse deuten auf folgende Erkenntnisse hin. (1) Das Alter der Spreizungsberge nach Abkühlung und die erzwungene Konvergenzrate sind die wichtigsten Parameter, die die durch Inversion entstandene Subduktionsinitiierung kontrollieren, und die Schwellenwerte dieser beiden Parameter wurden ermittelt, d. h. die Subduktion kann leicht mit einem Alter nach Abkühlung von weniger als ∼20 Myr und einer erzwungenen Konvergenzrate größer als ∼4 cm/Jahr einsetzten. (2) Die Spreizungsrate der Berge vor der erzwungenen Konvergenz und die asymmetrischen Bergridgeometrien spielen eine untergeordnete Rolle bei der Subduktionsentwicklung. (3) Die durch Inversion entstandene Subduktion des Proto-Südchinesischen Meeres entlang des Palawan-Spreizungsbergs wurde geologisch vorgeschlagen, und unsere numerischen Modellierungsergebnisse unterstützen dieses Szenario.

@article{qing2021dynamic,
    author = "Qing, Jiarong and Liao, Jie and Li, Lun and Gao, Rui",
    title = "Dynamic Evolution of Induced Subduction Through the Inversion of Spreading Ridges",
    year = "2021",
    journal = "Journal of Geophysical Research: Solid Earth",
    abstract = "Lithosphärische Schwäche ist für die Subduktionsinitiierung unerlässlich. Spreizungsberge sind divergente Plattengrenzen, die lithosphärische Schwäche darstellen und die Subduktionsinitiierung fördern können. Natürliche Beispiele für die Subduktion entlang von Spreizungsbergen, die durch Inversion entstanden sind, wurden vorgeschlagen (z. B. die Subduktion des Proto-Südchinesischen Meeres). Obwohl die dynamische Evolution der durch Inversion entstandenen Subduktion zuvor durch geodynamische numerische Modellierung untersucht wurde, bleibt sie unklar, insbesondere der Einfluss des thermischen Zustands und der Geometrien der Spreizungsberge auf die Subduktionsinitiierung und die dynamische Evolution. Wir erstellen zweidimensionale thermomechanisch gekoppelte numerische Modelle, um die dynamische Evolution der erzwungenen Subduktion entlang von Spreizungsbergen zu simulieren, und quantifizieren den Einfluss von vier Hauptparametern auf die Subduktionsentwicklung (d. h. die Spreizungsrate und das Alter der Spreizungsberge nach Abkühlung, die erzwungene Konvergenzrate und die asymmetrische Bergridgeometrie). Unsere Modellergebnisse deuten auf folgende Erkenntnisse hin. (1) Das Alter der Spreizungsberge nach Abkühlung und die erzwungene Konvergenzrate sind die wichtigsten Parameter, die die durch Inversion entstandene Subduktionsinitiierung kontrollieren, und die Schwellenwerte dieser beiden Parameter wurden ermittelt, d. h. die Subduktion kann leicht mit einem Alter nach Abkühlung von weniger als ∼20 Myr und einer erzwungenen Konvergenzrate größer als ∼4 cm/Jahr einsetzten. (2) Die Spreizungsrate der Berge vor der erzwungenen Konvergenz und die asymmetrischen Bergridgeometrien spielen eine untergeordnete Rolle bei der Subduktionsentwicklung. (3) Die durch Inversion entstandene Subduktion des Proto-Südchinesischen Meeres entlang des Palawan-Spreizungsbergs wurde geologisch vorgeschlagen, und unsere numerischen Modellierungsergebnisse unterstützen dieses Szenario.",
    url = "https://doi.org/10.1029/2020jb020965",
    doi = "10.1029/2020jb020965",
    number = "3",
    volume = "126"
}

Es ist seit langem bekannt, dass sich ausbreitende Rücken durch konkurrierende Subduktionskräfte an ihrem Platz halten, die Plattentektonik antreiben. Asymmetrische Deformationsraten ziehen ausbreitende Rücken in Richtung der stärksten Plattenzugkraft, was teilweise erklärt, warum sich ausbreitende Rücken über große Distanzen verschieben können. Allerdings spielt die Wechselwirkung zwischen Mantelplumes und ausbreitenden Rücken eine relativ unbekannte Rolle bei der Evolution von Plattengrenzen. Unter Verwendung eines numerischen Modells der Mantelkonvektion zeigen wir, dass Plumes mit hoher Auftriebsflussrate (>3000 kg/s) ausbreitende Rücken innerhalb eines Radius von 1000 km einfangen und an Ort und Stelle verankern können. Ausgezeichnet hohe Auftriebsflussraten können die überliegende Platte in kleinere Platten fragmentieren, um eine effizientere Plattentektonik zu ermöglichen. Wenn der Plume-Auftriebsfluss unter 1000 kg/s absinkt, kann der Rücken de-verankert werden, was zu schnellen Verschieberaten des Rückens führt, wenn er mit asymmetrischen Plattengrenzkraften kombiniert wird. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Plume-Rücken-De-Verankerung möglicherweise zur schnellen Migration des südöstlichen Indischen Rückens vor 43 Millionen Jahren (Ma) beigetragen hat, verursacht durch den sinkenden Auftriebsfluss des Kerguelen-Plumes, gestützt durch Schätzungen des Magmavolumens und die radiogene Isotopengeochemie der Eruptionsprodukte. Der von uns identifizierte Mechanismus der Plume-Rücken-De-Verankerung hat globale Implikationen für die Evolution von Plattengrenzen in der Nähe von Mantelplumes.

@article{doi101038s4146702453397w,
    author = "Mather, Ben und Seton, Maria und Williams, Simon und Whittaker, Joanne und Carey, Rebecca und Arnould, Maëlis und Coltice, Nicolas und Duncan, Robert",
    title = "Spreading ridge migration enabled by plume-ridge de-anchoring.",
    year = "2024",
    journal = "Nature communications",
    abstract = "Es ist seit langem bekannt, dass sich ausbreitende Rücken durch konkurrierende Subduktionskräfte an ihrem Platz halten, die Plattentektonik antreiben. Asymmetrische Deformationsraten ziehen ausbreitende Rücken in Richtung der stärksten Plattenzugkraft, was teilweise erklärt, warum sich ausbreitende Rücken über große Distanzen verschieben können. Allerdings spielt die Wechselwirkung zwischen Mantelplumes und ausbreitenden Rücken eine relativ unbekannte Rolle bei der Evolution von Plattengrenzen. Unter Verwendung eines numerischen Modells der Mantelkonvektion zeigen wir, dass Plumes mit hoher Auftriebsflussrate (>3000 kg/s) ausbreitende Rücken innerhalb eines Radius von 1000 km einfangen und an Ort und Stelle verankern können. Ausgezeichnet hohe Auftriebsflussraten können die überliegende Platte in kleinere Platten fragmentieren, um eine effizientere Plattentektonik zu ermöglichen. Wenn der Plume-Auftriebsfluss unter 1000 kg/s absinkt, kann der Rücken de-verankert werden, was zu schnellen Verschieberaten des Rückens führt, wenn er mit asymmetrischen Plattengrenzkraften kombiniert wird. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Plume-Rücken-De-Verankerung möglicherweise zur schnellen Migration des südöstlichen Indischen Rückens vor 43 Millionen Jahren (Ma) beigetragen hat, verursacht durch den sinkenden Auftriebsfluss des Kerguelen-Plumes, gestützt durch Schätzungen des Magmavolumens und die radiogene Isotopengeochemie der Eruptionsprodukte. Der von uns identifizierte Mechanismus der Plume-Rücken-De-Verankerung hat globale Implikationen für die Evolution von Plattengrenzen in der Nähe von Mantelplumes.",
    url = "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11484986/",
    doi = "10.1038/s41467-024-53397-w",
    pmcid = "PMC11484986",
    pmid = "39414825"
}

HYPOTHESE: Die Tiefe der Forschung in den Mechanismus des Tropfens auf strukturierten Oberflächen prägt die Wirksamkeit ihrer Anwendungen. Der Aufprallstress, der entsteht, wenn ein Tropfen auf eine Oberfläche trifft, ist ein entscheidender Faktor, der die Effizienz von Oberflächenanwendungen beeinflusst und letztlich den Umfang des Oberflächenverschleißes bestimmt. Trotz der systematischen Untersuchung der Aufprallkraft besteht weiterhin ein Mangel an Forschung zum Aufprallstress und seinen Minderungsstrategien. Folglich ist das Ziel dieser Studie, die Mechanismen zu untersuchen, die den maximalen Aufprallstress nach der Einführung einer aerodynamischen Grenzschicht und eines strukturellen Designs reduzieren. EXPERIMENTE UND SIMULATIONEN: Basierend auf experimentellen Untersuchungen haben wir das dynamische Verhalten von Tropfen, die auf eine bewegte gerippte Oberfläche mit unterschiedlichen Versatzverhältnissen bei verschiedenen tangentialen und normalen Weber-Zahlen treffen, untersucht. Diese Studie betont das Phasendiagramm des Aufprallverhaltens, die Tropfenausbreitungslänge und andere relevante Parameter. Darüber hinaus haben wir systematisch die Entwicklung des Strömungsfeldes und des Oberflächenstresses während des Aufprallprozesses analysiert, der von einer numerischen Simulation eines zweiphasigen laminaren Strömungsmodells profitiert. ERFOLGE: Diese Studie zeigt, dass der Aufprall von Tropfen auf bewegte gerippte Oberflächen den Stressabbau erheblich beeinflusst, wobei sich der Fokus auf asymmetrische Tropfenaufprälle richtet. Die Forschung etabliert ein Phasendiagramm für Tropfenaufprallverhalten bei variierenden tangentialen Weber-Zahl (Weτ), normalen Weber-Zahl (Wen) und Versatzverhältnis (χ), und einige vereinte Modelle über den maximalen Ausbreitungsdurchmesser (Dmax) des Tropfens werden basierend auf den oben genannten Variablen erhalten. Darüber hinaus betont ein Modell, das auf der Prandtl'schen Grenzschichttheorie basiert, und beweist die positive Wirkung der Einführung einer Luftschicht auf die Reduzierung des maximalen Aufprallstresses. Bemerkenswert ist, dass das Versatzverhältnis die Spannungsverteilung erheblich beeinflusst; der maximale Aufprallstress zeigt eine nicht-monotone Änderung von zunächst steigend zu fallend, wenn χ zunimmt, unter Berücksichtigung der Rotation des Tropfens. Diese Forschung liefert wertvolle Erkenntnisse für die Oberflächenstrategie zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Tropfenaufprallverschleiß. Diese Ergebnisse haben weitreichende Implikationen für industrielle Anwendungen, bei denen die Steuerung des Tropfenaufpralls entscheidend ist.

@article{doi101016jjcis202501020,
    author = "Yu, Wenlong und Wang, Wenhao und Cao, Damin und Wang, Yifei und Chen, Shuo und Zhao, Jiayi",
    title = "The droplet dynamics of asymmetrical impingement on moving ridged surface.",
    year = "2025",
    journal = "Journal of colloid and interface science",
    abstract = "HYPOTHESE: Die Tiefe der Forschung in den Mechanismus des Tropfens auf strukturierten Oberflächen prägt die Wirksamkeit ihrer Anwendungen. Der Aufprallstress, der entsteht, wenn ein Tropfen auf eine Oberfläche trifft, ist ein entscheidender Faktor, der die Effizienz von Oberflächenanwendungen beeinflusst und letztlich den Umfang des Oberflächenverschleißes bestimmt. Trotz der systematischen Untersuchung der Aufprallkraft besteht weiterhin ein Mangel an Forschung zum Aufprallstress und seinen Minderungsstrategien. Folglich ist das Ziel dieser Studie, die Mechanismen zu untersuchen, die den maximalen Aufprallstress nach der Einführung einer aerodynamischen Grenzschicht und eines strukturellen Designs reduzieren. EXPERIMENTE UND SIMULATIONEN: Basierend auf experimentellen Untersuchungen haben wir das dynamische Verhalten von Tropfen, die auf eine bewegte gerippte Oberfläche mit unterschiedlichen Versatzverhältnissen bei verschiedenen tangentialen und normalen Weber-Zahlen treffen, untersucht. Diese Studie betont das Phasendiagramm des Aufprallverhaltens, die Tropfenausbreitungslänge und andere relevante Parameter. Darüber hinaus haben wir systematisch die Entwicklung des Strömungsfeldes und des Oberflächenstresses während des Aufprallprozesses analysiert, der von einer numerischen Simulation eines zweiphasigen laminaren Strömungsmodells profitiert. ERFOLGE: Diese Studie zeigt, dass der Aufprall von Tropfen auf bewegte gerippte Oberflächen den Stressabbau erheblich beeinflusst, wobei sich der Fokus auf asymmetrische Tropfenaufprälle richtet. Die Forschung etabliert ein Phasendiagramm für Tropfenaufprallverhalten bei variierenden tangentialen Weber-Zahl (Weτ), normalen Weber-Zahl (Wen) und Versatzverhältnis (χ), und einige vereinte Modelle über den maximalen Ausbreitungsdurchmesser (Dmax) des Tropfens werden basierend auf den oben genannten Variablen erhalten. Darüber hinaus betont ein Modell, das auf der Prandtl'schen Grenzschichttheorie basiert, und beweist die positive Wirkung der Einführung einer Luftschicht auf die Reduzierung des maximalen Aufprallstresses. Bemerkenswert ist, dass das Versatzverhältnis die Spannungsverteilung erheblich beeinflusst; der maximale Aufprallstress zeigt eine nicht-monotone Änderung von zunächst steigend zu fallend, wenn χ zunimmt, unter Berücksichtigung der Rotation des Tropfens. Diese Forschung liefert wertvolle Erkenntnisse für die Oberflächenstrategie zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Tropfenaufprallverschleiß. Diese Ergebnisse haben weitreichende Implikationen für industrielle Anwendungen, bei denen die Steuerung des Tropfenaufpralls entscheidend ist.",
    url = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39798427/",
    doi = "10.1016/j.jcis.2025.01.020",
    pmid = "39798427"
}