本論文は、大陸プレートの運動と対流流体の相互作用について調べたものである。
まず、数値シミュレーションを用いて、レイリー・ベナール対流と浮遊プレートの結合を効率的に解くための数値手法を開発した。この手法は、単一のプレートだけでなく、複数のプレートの相互作用も扱うことができる。
次に、この数値手法を用いて、1枚、2枚、そして複数のプレートの動力学を調べた。その結果、プレートサイズを表す無次元パラメータ「被覆率Cr」が重要な役割を果たすことがわかった。
小さなプレート(Cr < 0.33)は受動的に流れに運ばれ、ランダムな運動をする。一方、大きなプレート(Cr > 0.33)は、熱ブランケット効果により持続的な一方向運動を示す。これは、プレートが対流流体の温度分布を変化させ、その変化が再びプレートの運動を駆動するためである。
さらに、Cr ≈ 0.56付近で、プレートの平均移動速度が最大となることが明らかになった。この結果は、熱ブランケット効果と流体力学的な相互作用のバランスが最適になる条件を示唆している。
最終的に、適切な条件下では、小さなプレートが収束して超大陸を形成することが示された。この過程は、地球の地質学的な「ウィルソンサイクル」と関連付けられる重要な知見である。
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