From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to...
Transcript of From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to...
![Page 1: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/1.jpg)
From early Earth plume-lidtectonics to present-day plate
tectonics: A high-resolution 3Dnumerical modelling approach
Ria Fischer
DISS. ETH NO. 23337
2016
![Page 2: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/2.jpg)
Artist‘s impression of exoplanet 55 Cancri e.Credit: ESA/Hubble (M. Kornmesser)
![Page 3: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/3.jpg)
����� ��� �� ����
���� ����� ��� �� ������������� � ���������� ������������ � ���������� ��� ��� ������� ��������� ��������
������ ��������� � ������ ��� ������ �
������ �� ����� �� � � ������
���� ��� ��� �������
��������� ��
��� ������
!� ��� ����� !�" ��� ������" !#��$��%���
��� � &&�� '�%� &()*
����$�� � +,����#�% �� - !#��$��%���
�������� � ��� ������������ �
.��� ��� ����� /����" �0������
.��� ��� .��% ���1%��" �-�0������
��� '���� 2�� �����" �-�0������
3&4
![Page 4: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/5.jpg)
Contents
List of figures vi
List of tables vii
Abstract ix
Kurzfassung xi
1 Introduction 1��� ��� ���� ��� � ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
��� ������� �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
����� ���� ��� �� �� �� ����� �� �� ����� ���� � � � � � � � � � � � � � �
����� � ������������ ���� ���� � ��� ������ ��� �� � � � � � � � � � � �
����� ��� ������� �� ��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
����� ���� � �� � ��! ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � "
����� ���# ��� !��� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � $
����% � �� & ��� ����� #���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � '
��� ���� � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �(
2 Numerical techniques 17��� )��*+)� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �"
��� ,�#��� �� �����#� �� �-�� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �$
��� )� �� ��� �������� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �'
��� .����� �� �� ���� �� ��� ��� ���� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �(
��� .����� �� �� ������� ��/ ����� �� ��� !��� ������� � � � � � � � � � � �(
��% .����� �� �� ��� �� ��� ����� ���!� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
��" 0��� � ������ ��� � ����� ���� ��� ��� ����� ����� �� � � � � � � � ��
��$ 1������ �� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
��' 2����# � ��� ��� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �$
3 Regimes of subduction and lithospheric dynamics in the Precambrian 33��� )����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
��� .����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �%
����� .���� ��� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �%
����� +�� � ��� � �� ����� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
������� 0�#������� �� �� ����� ������� ��� �� ���� � ���� � � ��
������� 1������� ����� ��� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
����� ���� �� ����� �� ��� ���� �������� �� � � � � � � � � � � � � � ��
��� 1����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
����� 1������� ����� ��� ���������� ����� �� 3ΔTp = 0K4 � � � � � � � ��
![Page 6: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/6.jpg)
����� ������� � � ���� ������ � ������ ���� ���� �� ΔTp � � � � � � � � ��
������� � �� ���� �� ��� ����� ���� ����� � ��� ��������� �� � ��
����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
������� � �� ���� �� �� � ������� �� ��� ���� � � � � � � � � � � � ��
������� � �� ���� �� ������� �� ������� � ��� ����� ��
����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
������� � �� ���� �� ������� �� ������� � ��� ��� � ����� ��
������� � �� ���� �� � �� � � ����� � � � � � � � � � � � � � � �!
������� "�� ������� ���#��� ����$��%�� �� ���������� � ����
������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �&
������! � �� ���� �� ����� �� ������� � ��#�� ����� ���� � ��
������& � �� ��� �� ������� � ��� ���� � ��� ���� �� � ����
���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
������' � �� ���� �� ��� � ���� �# � ����� � � � � � � � � � � � � � � ��
��� (������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
����� )���� �� ������� � �������� �� ���������� ��� ��� �� ��$
���� � �%��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
������� "����� �* +������$� � �������� ΔTp = 0K � � � � � � � � � ��
������� "����� ��* (������� �������� ΔTp = 50− 100K � � � � � � ��
������� "����� ���* ,� ������ � ��� ΔTp = 150− 200K � � � � � � ��
������� "����� ��* +����$��� ������ ΔTp > 200K � � � � � � � � � ��
����� -�� ��� ������ ���� �� �� �� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � �!
����� .���/����� � #���$���� � � ����$������� � �� ���� � � � � � � � �&
����� 0�� ��� � �� �� �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �'
����� 1� � ��� $2 �� ����� ��� � �� �#�#������� � � � � � � � � � � � �'
����� 0 ��� ���������� ��� �������� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � !�
����! ,�� ���� � �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � !�
����& 1���� ����������� �� ���� ����� ���� � � � � � � � � � � � � � � � !�
��� .������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � !�
1��������� �� � ���� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � !�
4 Early Earth plume-lid tectonics 91��� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � '�
��� 3����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � '�
����� 3��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � '�
����� "������� ���� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � '!
��� "������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ''
����� "������� ���� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ''
����� ������� � ������� �4���� χvolc � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���
����� ������� � ����� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���
����� ������� � ����$������ #� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���
����� ������� � � ����� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���
![Page 7: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/7.jpg)
��� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
���� � �� ��� ���������� ���������� ����� � �������� � ���������
����� � �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
����� ����� � ��������� ���� ����� ��� � �������� ��� ��� � ��� � � � �
���� !������� ������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
����� � ��� �������� � ����� � ������������ ���"�� � � � � � � � � � � �#
����$ %&��������� '�� ���� ��� �' &&(������ � � � � � � � � � � � � � � � ��
����) ����*����� '�� ��������� ���� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
��$ �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
+�������� �� � ���� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �$
5 Evolution of TTG source regions in plume-lid tectonics 133$� ,��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
$�� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
$� -������ � ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � )
$� � .�������� �' � /� ���� ��� � ��� � ���� � &&( ������ ������ � )
$� �� ����������� �' &&( ������ ������ ��� ������� %&�"���"� � � � � 0
$� � ,������� ��� �' &&( ������ ����� ���������� "��� ��� �� �� ����
�� ��� ����� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
$�� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
6 Conclusion and outlook 145)� � � ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �$
)�� 1�� � �' '����� ���� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �0
)��� ,������� ��� �' '����� ����� '��� ��� � , 2!3,+ � � � � � � � � � � �0
)���� .������ ,,4 -�'������� ��� �' �������� � ��� �� ��� �� ��� �'
�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
)��� .������ ,,,4 !������� ���� � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � $#
Acknowledgements 153
Curriculum Vitae 155
![Page 8: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/9.jpg)
List of Figures��� ������ ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
��� ������ � ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
��� MgO�������������� ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
��� ����������� � ������ ��� ������ ���� � � � � � � � � � � � � � � � � �
��� ������������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
��� !��" ���� � #�$%&#' ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �(
��� �� �������� ��� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �)
��� �*������� ������� � ��� ��� ���� ����� ���� � � � � � � � � � � � � � � ��
��� +�� *��" � ��� ���������� ����� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � �(
��� #������ ���������� ����� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �)
��� #������ ���� ������ ���������� �� ��� ���������� ����� � � � � � � � �,
��� +�������� ��-��� � ��� ���������� ������ ������ � � � � � � � � ��
��� $*������� � ��� ����� �� .������ �����/ � � � � � � � � � � � � � � � �
�� $*������� � ��� ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �(
��( $*������� � ��� ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �)
��) $*������� � ��� ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �,
��, 0���*������ � ����� ����� �� ��1���� ΔTp � � � � � � � � � � � � � � �2
���2 &������� � ��� ���� ������ "��� ��������� ΔTp � � � � � � � � � � � ��
���� &������� � ��� *������� "��� ��������� ΔTp � � � � � � � � � � � � � � ��
���� &������� � ��������� ���� ��� ������ "���� "��� ��������� ΔTp ��
���� ��*�������� � ���� *����� "��� ���� �� ��1���� ΔTp � � � � � � � � � �)
���� &����� � ��"� ���� ���� "��� ���� �� ��1���� ΔTp � � � � � � � � �,
���� $*������� � ��� �����*� ����� "��� ��������� ΔTp � � � � � � � � � � �
��� 3����� 4�" ������� � ��1���� ΔTp � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
���( $1����*� *������� ��-��� � ����������� ��� ������� ���������� � � � (
���) '���� � ��� ������� ������ �� ��1���� ΔTp � � � � � � � � � � � (2
���, '����� � 5�������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (�
��'� $*������� � ������� � ����� �� .������ �����/ � � � � � � � � � � (�
��'� $*������� � ������� � ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (
��'� $*������� � ������� � ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ((
��'� $*������� � ������� � ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ()
��'� $*������� � ��� ����� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (,
��' $*������� � ������� � ����� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � )2
��'( $*������� � �������� � ����� �� .������ �����/ � � � � � � � � )�
��') $*������� � �������� � ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � )�
��', $*������� � �������� � ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � )�
��'�2 $*������� � �������� � ����� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � )�
��'�� 3��� *����� ������ � ����� ��� � ��� � � � � � � � � � � � � � � � � )�
��'�� 3��� *����� ������ � 4��� ��� � ��� � � � � � � � � � � � � � � � � )�
*
![Page 10: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/10.jpg)
��� ������ �� ��� � ������� ��� � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ����� �������� �� �� ��� ����� �� � � �� ��� � � � � � � � � � � � � � � ������ �������� �� �� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������ �������� �� �� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������ �������� �� �� ��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ����� �������� �� �� ��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��!��� "�������#$ � � ����� ��� � ����# ������� �� �� ��� ����� � � � �����! %�������� & �' � ��� � '��� ��� '������ � ������� � ' �( ���) ������ �������� �� �� ��� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������� �������� �� �� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������� �������� �� �� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� ���� �������� �� �� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������� *��� ���� ����� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������� ++,������ � )���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���
��� -+����������� ��� ++, ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������ "��� �� �����# ��� � �#���� � &���� ��� ++, ����� � )���� � � ��!��� .���( � �� ���) � �� /-0*-01- ++, ����� � )���� � � � � � � � � ������ .���( � �� ���) � �� ++, ����� � )���� ��� � � � �� ��� � � � � � ���
�� �� � ������� �� � ��� ����� ��������� �� ���1"�. � � � � � � � � � � � ��! �� *��� � � ���������� &# ��)�� �����) � � � � � � � � � � � � � � � � � ���
![Page 11: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/11.jpg)
List of Tables��� �������� � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
��� ����� ���������� �������� � ���� � ����� ��� �������� ������ � ��
��� ��� �� �� �������� ������ �� ������ �� �� �� � � � � � � � � � � � � � ��
���� ��� ��� �� �� �������� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � !�
��� ����� ���������� �������� � ���� � ����� ��� �����"�� ����� ��
������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � #�
��� ��� �� �� �����"�� ����� �� ������ �� ������ � � � � � � � � � � � � � � ##
���� ����� ���������� �������� � ���� � ����� ��� ���� ��� �����"
�� ����� �� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��$
�
![Page 12: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/13.jpg)
Abstract
���� ������ � �� ��� �� ���� � ���� ����� �� � �� ����� �� ��� �� �� ���
��� ��� � ��� �������� � ��� �� ���� ���� �������� �� � ���� � � ����
�� ������� ��� �� ������� � ���� �� ���� � ������ �� � ������� �������
������� � �� ����� ����� ����� � ���� ��������� ��� � ������ ��� �
�� ��� � �� ����� ��� � ������ ������ ���� ��� ������ ��������� �������
� �� ��� �� � �� !��������� ��� � ������ ��� �� ������� ��� � ����������� ����
����"�� �� � �� � #������ �� ������ � ������ ���� ����� � � �� ����� �
� ������ ��� � ������ �� � � ��� ����� � �������� � ���� ������ ��
����������� � !��������� �� �������� $�� � ��� ����� �� ��� �� �%�� �
��� � ������ � �� ��� �� �����
%� �� � ��� �� ���� #��� �� ���� ��� � � �� ���� ������ ��� &'( �� ����
��� �������� ��� ������ ����� ���� � ������ �� &)( �� ���� ���� �� ��
���� � �� ����� &*������( ��� ��� &+( �� ��� ��� �������� � �� � ��� �
� � ����� � ����� ����� � ������ ���� �� ��� #��� �� �� � ���� �
����� � +, ������� �� � ��� � ��������� ��������� �������� � ������ ������
����� ��� "�� � ��� ����� ������� � ������ � ���� �� � ������ ��� ���
� ������ � �� �� � � ����� ���� ������ � ����� �� ���� � ������ �����
� � ��� ����� � ����� � ���� ��������� Tp &ΔTp = 0 − 250K� � ������
���������� � �� ��(� * ��� �� � ��� ����� ������� � �������� ���� �� �
������� � ���� �� �� ��� ������ ������� �� ���� ��� ����� � ���� �
��� �� � ������� �������� ������ ����� ��� -���� � ���� ���������
� �� � ��� ����� � ΔTp = 250K ��� ������ � �� � � � ����� � � �����
�� ���������� .����� �� � �� ������ � ���� ��� �� � ����� ����� � � ��
������ ������� / � ΔTp = 0 − 50K �������� ��������� � ����� �� � �����
���� ������ �� / � ΔTp = 50 − 100K � ����� � ������ ������ � �������
���� � ��� ���� ����� ���������� ������ � �� � ����������� �� ���#���
������ �� � �� ���� � ��� � � �� � � ������� � �� ����� �������� � �� �� �����
���� ������ ������ ������ � ��� ��� �� ������ �� * ������ ��������
ΔTp = 150 − 200K ������ ������ � � ������� ����� �� ������� ������
�� ������ ���� � ����� ��� � ���� ��� ������ / � ΔTp > 200K �� � ���
�� ������ � � � � ���� � ����� ��� � ��� �� �� � � ����� �� ����� �� � �
������ �������� ������ ����� �� ������ ��� � ��� �� ��� ���� � ���
��"��� �� ���������� ������ �� �� "��� ����� �� �� ���� ����������� �
�������� �� ���� 0� � ������ �� �� ���� ����� � �� � �������� �� ����
�
![Page 14: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/14.jpg)
��������
������� ������� �� � ��� �� ��� ������� ��� �� ��� � �� ����� ��� ���� ����
��������� � �� ��� ����� �� �� ���� ��������� ������ ����� ��� ���� ��� ��
���������
���� � ���� �� �������� �� � ���� �� ��� ��� ������ �� ������ ��� ���� ��
���� ���� ��� ������ �80 − 100Myr� ��� ���� ���� !�� "���� � �����# ����� ��
������ � ���� � �� ��� ��� �� ��������$ �������� � �%� � ���� �∼ 20Myr� ���
�� �� ������ "������� �����# ����� �� ���� ��� � �� �� ��� ��� ��� �� �� ��������
��� ������� � ������ �� �������� ��� �� �� �������� ���� &� �������� ������� ��
�� ���� '�� � �������� �� ���� ������ �������� � �� ��� �� �������� ���� � ���
������� ���� ������ �������� ���� �� �� � � ��������� �� ∼ 100Myr�
(� ��� �� ����� ������� �� �� �������� �� ����� ������ ����� � � ��������� ����
������� �� �� �� ��� �� �� ����� ��� �� ��)���� ��� �� ��*�� &� ���� �������� ��
�� �� ��� ����� ������� �� ����$ ������ ��� ������������ ��*� ��������� � ����
+������� ����$ ������� ���� ���� � ��� ���� ��� �� ��� �� ����� ��� � ���� �
�� �� �� ����� ����� ������� ����� �� ��*� ����� ���� ����� �� ���� ��
���� ��� ����� ��� ������ ���� �� ����� ������� ����� �� ���� �� ���� ����
����� � �� ��� ������ &� �������� ������� �� ��*� ��� ������� �� � ��������
�� ����� �� � ����� ���� �� ������ ��� �� ����� �� ∼ 100Myr�
,
![Page 15: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/15.jpg)
Kurzfassung
���� ������� ��� � ��������� �� ������������ �� �� �� ����������� �����
�� �� �� � ��� ���������� ������ ���������� ���� !���������� ��� �� �"
������ �� #���� �� � �� ���� ��� $���� �� �� % ���� � %�����"
��������� ����������� �� ������������ ������ ����� ������ �� ��� �! ���� �&���
���������� '������� ��� �� ���� � �� �� (�� )������� �� � !���� � � ����
����� ������������ ���������� *��+������������ ��� ������ �� ��� �$���������
���� !� � %������� !������ ,�������(� ��� $������� '� �������������"
�� !� �� -�������� (�� .����������� �� ���� ������ %����� (�� ����� �����
� ����� ���� (������� /���� ��� ���!��� ������ ��� � ���������� ��� $�"
���� '� �&���� ����� ��� ����0 �-�������� �� '� �������� ��� � ��������� ��
�������������
��� �� ����� 1��������� � ���2����� �!����!���� 3��� ����4�� 567 ��
����8 ����� �� '��������� ��� ������ �� � ������� ����������� � ��� ��"
����8 597 �� (�������� �� ������������ ���� �� � !���� 5���������7 � � ��
5:7 �� ��������� /��������� �� �� '��������� �� .�� ��� (�� #���������� ��
!�������� #����� 1� .��������� ���� 3��� ���� �� ���� ����� (�� �����!"
�&��� ����������"���������������� ���������� :�"'� ����� �����!���� ���
���� '� ������� ������ ��� ��� ����������� ��� ���������� ����"/� �� ��������
!� �� ��� ������ ���� ���������� %���� ���� ����� ���(�� #���������� ���
���� ������ %����� (�� ����������� '������� ����� Tp 5ΔTp = 0−250K8 �� ��"
������ �� �������7� ���� ������ '� ������� ��������� ��� %����";� "���� ����
�<���� #!���������� !� ��� ���� ���������� ��!��� ��������8 �� �� .��"
��� (�� '�������(������ �� �������"��������� %����";����� ������������
!���� ��� ���������� '������� ��� ��� �! ����� ����� =�� (�� ΔTp = 250K 2"
<��� �� ���� ����� �� �� (������ ���� '� ����� �� 1������������� � #����
(����� /������� �� ��� ����������� � �&���� ��� �� (�� ��������� ����� /���"
��� ��������� �� ��� 3� ΔTp = 0 − 50K ���� ����� �� ���������� '� ���� �
�� ���� ��� ������� 3� ΔTp = 50− 100K ��� �� ���� ��� /����� � ���� !����"
��� ������ ��8 � ���� ���� ���� >���������� �!����� ��� � �� ���� ��� ��"
����8 �� ��� ������������ �� ��� ���2��� ���� !�� (�� � ���� ���� �� �����
������ � .�� ������ �� ����8 �� ����� ����� 1��������� �������� ���� "
!������� ������ �� � ��� ����� ��� ������ �������� .�� ����� ������� ������� �
'������� ��� ΔTp = 150 − 200K ���� ���� !������� ������ ��� �������
��� ��������8 ��� !�� � ;����� ��� �!8 �� ��� �� ?����������� ����������
<�
![Page 16: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/16.jpg)
����������
����� ��� ΔTp > 200K ��� ����� � ��������� ���� ���� ������� � � ��
��� ������� ��������� �� ������ ����� � ����� ��� ��� ������������ ���
����������� �!���������� �������� ����� "����� ��� #�� �������� ���
��� ��� �� ��������� ��� ��� �������� $���� ��� � ���$�� %����� ����� &����
���� ��� ��� ����������'������� (�� ������ �� ���� � '������� ����� ���
����������'������� ��� ��$� ��� ��������� �� $� ��� #�� �� ������������ ��
���������� ��� ����� ��������� ����� �� )� ��� �! � ��� ��� �������� ���
��� ��� ��� *����� ��� $�� ��� �� ����+�� ��� %����� ,���
%� ����� �� �������������� $���� $��� ���� �!���� �� � ��� ���� ����
-�� �����������������. /01 ��� �!���� /80 − 100Myr1 �� ������ ������
2(�� ��� � �3� ��� ����$������ � � ����� (�� ��� �� -�� �� �� ����� �!�
��� 4������ �� /51 ���� ���$��� /∼ 20Myr1 �� �� ��� ��� 2#������ � �3
�� � ����� '���� ��� -�� �� �� ��� ��������� �!�� ����� �������� ��� #���� ���
�� �� !��� )������� ������ ������ )� ��� ������ ���� � � %�����
��� ����������'������ � ��� ����� ���� �� �� ��� �� � � ��� ���� (�� ���
������� �� � � ��� ���� #������ $����� �!�,� ��� � � ��� ��� -� �� /2� � ����
�������31 ���� ��� ���� �������$��!� �� ∼ 100Myr�
(������������ ����������� #�+ � ��� ����������'�������������� ����� ���
����� �������� ��$������ ��� ������� $�� 6����� ��� �������� '+ � �� ''4
���� (�� ��� ��� ��������� 7����������� �� 8�������� ������� �� 9���������
''4 �� ������ ���� �'�6������� �+ ����� ���� ��� #��� � �,�
���� �+���� ����� ������$� � 7����� �������� %� ����� ��� ����������� �������
�+ � ��� � ������� � ''4 ������������ �!��� ��� -� �� � � ��������
����� �� ���$������� ��� 7���������� ����� �� ����� ��� ��� (�� ������
�� ���� � ''4 � ���� ����������'����������� �!���� ��� -� �� � �
�� � ��� � �� ∼ 100Myr �������� ������
:��
![Page 17: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/17.jpg)
Chapter 1
Introduction
1.1 The plate tectonics system
![Page 18: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/19.jpg)
������� � ���� ����
������ ��� ���� �� � � ���� �� ��� ������ �� �� ���� ������ ���� � �� �� ������
��� ����� � ��� ������ ����� ��� ���� ������ ���� ��� �� ��� ����� � �� � �
��� ����� �� �� ������ ���� ��� �� ��� ����� � ��� ������� ��� ��� ���� ����
���� �� � ���� ��� ���� ��������� ��� ���� �� ������ �� �� ������
����������� � ����� ��������� �� ��� �� ��� �! ����� �� � ������� ����� �����
������� �� ∼ 260Ma� "��� � �� ����������� � ����� �� ����� ������� � �� � � #
��� ��� �� ��� ��� ������ �� ���� ��� $ ����� ������ � � ��� ���% ������ �� ��
��� ���������� � � �� �� ������� ���� ������& '��� � ��� '���� � ������ ��
2.7−2.4Ga� (�� �� 2.1−1.7Ga� )�� � � �� 1.3−0.95Ga� *������� �� 0.7−0.5Ga
��� ������ �� 0.35− 0.18Ga� �(���� �� ���� �+,,� �-�./ "����� �� ���� �-�0��
1.2 Precambrian tectonics
��� ������ �������$� � ��� �541− 0Ma� ���� �� � ���� �� �� � ������� �����
��� �� ��� � �� ���� �� � �� ��� "���� �� �!��� ��� 1 �� �� ������� ������ � ���
�������� �� ��� �4.6−0.5Ga� �� �� ���������� ��� �������� �� ������ � � ���
��� 2����� �4.6− 4.0Ga�� 3������ �4.0− 2.5Ga� ��� �������$� � �2.5− 0.5Ga��
1.2.1 Short outline of the formation of planet Earth
4���� �� ������ ���� ������ �� �� �� ���� ��� � ����� � ��� ���� ������
* ��� ����� ������ ���� ��� ����#���� �� ����� �"���� �--.�� ����� � ��������
����� �� ������ �� ��� ����� 4���� �5����� �� ���� �--6�� 3������ �������� ����
���� �� ��� � � ���� � ���� ���������� �� � ��� ���� � ������� �� ��� 7� �� ���
8 �������� �� ���� �+9./ 5����� �� ���� �--6�� ��� ������ �� ���� ��� ���� ����#
������ � :����� �� �� ��� ������� �� �� �� ��� ���� ���� ������ ������ ���� ����
�5����� �� ���� �--6�� ��� ����#���� �� � ��� ����� ��� �� � ��� �� �� ���� ������
������ ��� ����� ����� �5����� �� ���� �--6/ 4�% �#������� �-���� 2������� ���
����� ����� �� ���� ������� ������ �� ������� � �� 4.4Ga �4�% �#������� �-����
� �� ������ ���� ��� ��� ����� ����� ���� ������� �� ��� �� �� �� ���� ��
����� �� ���� �� ��� ��� �� ������ ��� ��� ������ �� � �� ��� ������ �� �������
�� �� � ���� ������ 3� ��� �� �� �� �� ������ ���� �� ���� �� ������ ���
����� ������ � �� ���� � � �����
0
![Page 20: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/20.jpg)
������� � ���� ����
1.2.2 Time-temperature relationship and secular cooling
�� ��� ������� ���� � �������� �� � ������� �� ��� ������� ���� ������ ����������� ��
������ �� ��� ���� � �������� ����������� Tp� ���� ����� ���� ����������� ��� �� ��
�� � ��������� � ��������� ��� ���������� �� �������� ����� ��� �� �����
��!��"�� ��� ��# �� $%&& ��� �� ����� �� � ��'��� 1280 − 1400 ◦C �(��"���
�� � �� )**+� ��� ��������� ������� � �� � ��� �� ��� ���� � ��'� ��� ��� �� (�'���
�� �� ��� ��� ���� � �������� ����������� �� ���� � � �������� � 200 − 300 ◦C�(��"��� �� � �� )**+� ��� ��������� ������� � �� ��� �� ���� � �� ��������� ��'���
MgO ������ ��� ���� � �������� ����������� �,����� ������� ���� '��� ���������
MgO ������� Tp �� ��������� �� '� �(��"��� �� � �� )**+� )*$* � ������ ����
���� ������� 10− 13% �� MgO� '������ ��� ���� ��� � ����� ��� �� �������� ����
������ ���� � ���' � ������ MgO ������ �� 18− 19% (��"��� �� � � �)*$* �
Age (Myr)
MgO
(wt%
)
1,400
1,500
1,600
Tp (°C)
10
15
20
25 MORBNeoproterozoicMesoproterozoicPalaeoproterozoicNeoarchaeanMesoarchaeanPalaeoarchaean
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500
������ �� MgO��������������� ������ ���� ����� �� ��� �� �� ��� ���� ���� ���� �� ���������� ��� ������
�� �'��� ���� ��� �� ������� ��� �������� ��� �� ��������� ��'��� MgO ������ ���
��� ����� �� ���� $�-� � ��,���� Tp = 1500 − 1600 ◦C �� ����� �� ∼ 3Ga �(��"���
�� � �� )*$*. /������ �� � �� )*$0 ��� 1����� ������ ���� �� (�'����� ���� 1�����
� ������ ���� #��'� �� #��������� �� ���� �� MgO ������ �� 27 − 30% ��2����
��� � �������� ����������� �� 1700 − 1900 ◦C �(��"��� �� � �� )**+ � �� �� �� ���
'������ ������ 1����� ���� � ����������� ���� ������ ��� ���� ������������ ��
#��������� '��� ������ �� ���� � � ���� '��� �� �,��� ����������� �� �� �� ∼ 250 ◦C�(��"��� �� � �� )**+. /������ �� � �� )**+ �
0
![Page 21: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/21.jpg)
Tp 3.0Ga
1.2.3 The Precambrian rock record
![Page 22: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/23.jpg)
������� � ���� ����
��������� �� � ��� ��� �� �������� �� ��� ������ ���� ���� � ���� ����� �����
� ���� ����� ���� ��� � ���� !"��#� � ������� �� ��$� �������� �� ��� �� �����
���� ����� � ����� ����������� %�� ������ �� ������� ���&���& �&����� �'������
� ��� ����(#� ��� )���� ��* �!"���# �� ���� ��+#� � ������� ������ �� ���
��� %�� ������� ���� ��,��%� ���� %�� �� ��� �����& �� � -���
.������ ����� ��� � ���� !"��#� � ������ �� ��� ������ �� ��� ��������� �/���
����& ���� �������� �� ��� ����� � �� �� �� ��������& �� �� ���� ���� ��
� ��� ������ ������ ���������� ���(#�
0&��� �1��� � �� �� �� �� �& ���� � �� ������ �� ����� .���������
��������� ��� 2���� �� �� �� ������ ��� .��������� -��� �� ��� �������
���� %�� ������� �� �����, �� ���� ���� ��� )���� ��*� !"�"� ������ �� 34 �� �
!"��� !"�+#� �� ������ ���� ��� � �%� ������ �� �����&�� ������� �� ����
%���� �%&�� ���� �� ����& ��� ���� � ��� ������ �������� ��� ���� �
��� ������� �������� � �� ��� ����� ������ �� � ��� �3��� �� 5����
!""6#� ������� ������ �������� �� ���* �� �� ����� �� ����� �� ����*���
������ �� ��&� ������ ������ !"���� �� ������ ����#� � ������ ����
�� ��� �� ������ �� ���� �� ����� ����� �� ��� � ����� 2������
���� �� �&����� &��� ���� ��� � ���� �� ���� �������� ��� % ����& ��
����� �� �0���� � ���� ����� 7����� �� ���*��� !"�!#�
� ������� �� ����,�� �� ��������� ����,�� ��������� �� ���� ��&�* ���
� .���������� 8� ��� ���� ������� ��������� �� ����� �� ������� �� ���
��� �� �� ���� �������� �� ��� ��9�� ��&��� ����� � ���� ���� ���� �&�� ����
�� 5���� !"�!#� ��� �� ����� ����� �� &������ ��� ����& ����� �� �������
��%������ �� �%�%������� � 7���� ����,�� �������� ���� %�� �����
�� ��� )���� ��* �!"���#� %� ������� � .��������� �� ������ ���� �����
3Ga# %�� ����� ����� ����� �� ���� ���� ����� ���&������ '��������� ����� ��
���� �� &�������� �&� ��%����� ����� �� �� ����������� �&� �%�%����� �����
���� )���� ��*� !"���#�
1.2.4 Necessity of a new paradigm
���� ��� �����, �� �� ����� ��� �� �� ������� % ������� �� �� ����� ���,
���� �� � ��� 0.5 − 1Ga ������ !"���� �� ������ ����#� ��� �� � ���,
6
![Page 24: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/24.jpg)
������� � ���� ����
������ �� ����� � ���� � � �������� �������� ���� �� � � ������ ��� �� ����
� �� � ������ � � ������ ������ ������� �� �� ��� ���������� ��������� ��
����� �������� ����� �� ���� ���� � ! � ������� �������� "���� ��� ���� �� � �
#�������� ��� � ��� ��� ���� ����� ���� � "���������� � �� �����$� � � ���
�� %"���������� ���������� ��������� ������ � �� � � ���������� �� �����������
�������� ��� � ���� ���� �� ��������� �� ��� �� �"� � �" "���������� ��
#�������� ���������� �&���� ��'(� � )����� ��� *! � ����� � � � ��� �� � �
���+ ��� ��"��� � ������ �� � �� *)��"����� ��� ��������� � � � ��� �� � � ���+�
)� � � �����,�� � � � �� %"����� � �� �� ��� ������ ������� �� �' � � �������
���� ��� ���� ��� �"� � ����������� �� "��"������ �� � � ���������� ��������
���� �� � � ���� ��� ��� -�� ��� �. � � ������ ��� ��� ���� �� � � �������� ��
��������� � ����� �"�� !� ���� � �� �������� %"������ �"������ ����������
����� �"�� �� "�� �� �������� �� ������� ���"�� ���� ����� /��� �� ���� '00(1 ���
�"��� ��� ��� ��� ���� ���21 3�4��� �� ���� ��'�� ��'(� ��'51 &���� ��'(�1 &���
�� ���� ��'51 6�� � ��� &���� "������� �� �"������������ ��� ������� � ���� �
1.2.5 Previous work done
7����� � � ���� � �� #�������� �"��� ���������� ����� �� ��������� � ���8
����� �� � ��8���������� �� ������"���� �9 ���� �� ���� ���01 #�� "� ���
&���� ��''1 6��:�� �� ���� ��'( � �� .7 �"������ ��������� �"��� �� #��������
"��"����� ��� ���� ����� �"� �� ����� #����" �"��� ���"�� �� �7 �"���8
��� ����� �� #�������� "��"������ /�� �"��� ��� ��� ��� ��� ����2 ��"��
�� �����"�� � �� �� ������ �� 200 − 300K �� � � ������ ��������� �������"� Tp
���� �� ������� "��"����� ����"���� �� ��%"��� ��� ����8�;� 3�4��� �� ��� ���'�
��� ���� �� �������� ����� ���������� ����� ������ ��������� �� ������ �����8
���� �������"�� ! �� ��"�� � �������� ��� <��8"��"�����= �� <��8"��"�����=
�� � ������ 200 − 250K ����� � �� <��8"��"�����= � � �������� �� �����
"���� "���� ��� ���8���� ��� �� ��� ������������ � ����� �������� ���
<��8"��"�����= �� �����8��� "��"����� �� ��"�� �� 160− 175K ������� ������
��������� �������"��
>� ��� �� ��� ���'( ��� 3�4��� �� ��� ���'5 �������� #�������� ��"��8��� ��������
�� �7� � �� � �� ���� � �� ������"�� ������� ��� ������� �� ���8� ������� �"�
2
![Page 25: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/25.jpg)
������� � ���� ����
����� ������ ������� �� �������� ���� ��������� ���� ��� � ��� ���� ��
���� ��� �� ��� ���� � �� ������� �� �� ������ �� �� �� �� ���� � ���
���� ����� ����� ������ ������� � ��������� ��� ��� ������ ����� ��
���� ������������ �� �� ����� �� ��!�� "������ �� ��!����!� �� �������� ��
�� ������� �!��� �
1.2.6 Scientific and economic value
��� #�� ��� ������� �!�� ����$� ����� �� �� %&� ��� ������� ��' �� ���
���� (���)*� �� � ���� ��"����� �� ��� � ��� �������� �������� ���
� ������ �� ������ ���� �!�� � �� ��� + �� � ,� %-� ���� #�� ��� ��
������� "����* �� ��� �, � ������� �� ��� �� ��.� �� �� ����/�� ��� ����
"�� ����� ���� � ��' � ���� �� � � ��� ��� ��� ���� ��!� ������� ���
#�� ���� %0�� �""���� ������ (���1 2��' ��1)*� � � �� � ���� ��� ��� �
��� 3��� � ��� ��� � �� ����� ���� ���� �!��� ���� ����� ���"������ ����
�� ��� ���� ��� #�� ���� %0�� �� (��� �!� "��� ������� �� �������� )*
��� � ���' ��� �� �� ����� ������ �� �� ���� "�' ��� %&� �� (���1
������� ��'� �� �� �� �� ��� ��� �����)*�
��� ��' � �!�� ���'��� � �� � ����������� � ��� #�� ��� � %&� ��� ���� �����)*�
��� ���� � ����� � ������� ��� ����4����� ��� �� �������� ��#����
������� '������� � ��� ������ ������� ������ �� ������ ������� �0� ���
�� 5����� ��,67 5��� �� ��� ��,6��
8�� � ������ "�� "����!�� .�������� ��' ����� ��� !����� �� ���� �
����� ��� ���� �� ������ � �������� � 2��� ���� 1 �� �� � � � 9�4:�4
.�34��4 ��"���� ������ ��� ��,+�� ����� ���� �� ����� ���� �� ���� �
� ������ ����� ������ � ��� �������� �� ������ "��� � ������ ����
���� ����� � ��� "� "��� � ;����� ��� � ��"���� �� ���� �
<
![Page 26: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/26.jpg)
������� � ���� ����
1.3 Thesis structure
Chapter 2 – Numerical techniques
������� � ���� � ��� ��������� ��� ������� �� �� ��� ���� � ���� � ���
���������� ������������ ����������
Chapter 3 – Regimes of subduction and lithospheric dynamics in thePrecambrian
������� � ���� � ������ �� � � ������ ���� ���� �� �� � � ���� �� ������
������ ��������� ����������� ����� �������� �� ������� ���� �� ��� �����! ��"
�����
Chapter 4 – Early Earth plume-lid tectonics
������� # ����� �� ��� �������� ��"��� �� ����� �� ������ �� ��� ����� �����$
�����"�� ��������� %�&����� ������ ���������� �� '������ �������� ���������
��� �(����� ���� ��� ��� ������ �� �����"�� ���������
Chapter 5 – Evolution of TTG source regions in plume-lid tectonics
������� ) ���� ��� ��������� �� ����� �&����� ���� �� **+ ����� ������ ����
����� �� ,*"�������� �� ���� �� ��� �� ����-����� ��� ��� ��������� �� ����".
�����" �� ���"������ **+�
Chapter 6 – Conclusion and outlook
������� / ��� ��� ��������� �� ���'�� �� ��������
01
![Page 27: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/27.jpg)
������� � ���� ����
References
�� �� �������� �������� �������� ���� ��� �������� ������� ���� � � �������
������� �� ����� ��� � �������� ��������� !� !����
"� ��#��� ��� $� %� &�����'� (�#����� ��� ����#����#���� #� #���� ��� ��������
�������� �) *��+ #����� ��� �����,����� &��-��#������� #����� ������� ��
���������� ��������� ����� �� ���./�!0�/�!�� � !��!�
1� 2���� %�-�� "�������� ��� 1� �� ������� 3����������� ������� 4���'��#�� ���
/������#���� 3� ������ ���������� ��� ��������� �� ,� � ��5� �#������
4��,�'���� 6����� !����
7� 2������� %� 7� 1����#� *� �� %������ ��� "� /� *��������� &�� ������� (����
2��#��� ��#,��8� $��� 3� �� ������� ��,��� ' ��� ���������� ������ �����
��� ������� �� ��� � �������� �.�0���� ����9� �999�
:� 2���� ��� 7� 2� "����� :'��#�� ��� &���#�� ;����' �) ��� &��������� $������
��� "���� ��� 3�� 3� (� 4������ ������� ���� �� �� ���������� ,� � !99� ���
/������� �#�����#� !����
�� "� ���,� <�� �� �) &��������� $����� ��� ��� /�����"��� ('��#� ������
������ 5�.�0�5���!� !����
$� ������� �� ;���������� ��� 2� :��#�� &�� ����������� ������ ��� ��� ����-
����� �) ����������� ���� ��������� ���� � �� ����� ����� �� �!5.�-!0���� !�
!�� �
:� �������� :� 4�,��� ��� =� �� ����� =��� �) ����-��� ��� ��� � ���� )��# ���
$����#������ ��� )�� ��� $������>���� ��� ���������� ���. -�0�5����� !��9�
7� ������� *� 1���������� "%� ��� �� &�'���� $������ ���������� ������� �) ��-
������ ��� �� ��� ��� $������ ������� 7����� �������� ������ #������# ���
�������� �#,��������� ������� �� � ��� ���� �������� !�.90����5���!�� �99��
1� �� ������� � - ����� ��� "����� /�������� 3� ��� � �� �� ������� ����� ���
��� ��� ,� � !�5�*3� �����#�� $��� 2���� ���� !��5�
"� %� �� 7��� <� ������� ������� ��������� ������ ��� ��������� ��� ���
�������� ��#��� � �������? ������ ��� ��������� 9�.�0�����!!�� �99��
:� %� :�$����� &� ������ � (� ;�##�� � �� 1����� =� �������� @� ��'���� �� ��-
��
![Page 28: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/28.jpg)
������� � ���� ����
����� �� ���� �� �� �� ������ ������ �� �������� �� ����� �������� ��������
��� � �������� ������ ��������� �� ��� �� ��� ��� ���� �� ��� ���������
������� � ��� �� ��� ������� �� �� ���� � ���� ��� �� ��� �� ���� �����
�� � ������ �� ��� ������� �� ��� ������ ������� � ��� ������ �������
�� � ���!���� ��� ��� �
�� �� !�����"������ #��$� ������ �� �� %���� ����� �&��$� ����� �����" ��
��� �� �����# ������� � '�()*� ��)��
+� ,������ �� �� -��&�� !���& !��� ���$� �������� . ����"��������� /0 ��$������
$� ������ ��������� $���� �� ����#���� � �� ������
+� ,������ �� �� -��&�� +���$�� �� ��1 ����� �� ����������� &��$��� �� ��
2����$1����� /0 ���$�$��������� $� ������� ����"� �� ���� ��1$�� ���
��1��������
3� ,���4���� 2� 2�������� 2� +�&� �� 0� +�1��� 5����� �� ���$���� �����
.������ ��� ����� �� �� !�� 2��1��� -�����"-�������� �������� ��� ��
�����# ������� ����� � /67(�*��/89�8)� ��)'�
:� ,������ ;� 0����� �� #� � <�� 2����$1���� ��������� ��������� ��������
�=���� �������� &���� ����"� �� ���� ��)'�
�� -��&�� 2����$1���� ��� &��$���� 3������ �� $� ���� ����"� �� ���� �8
(�*�''�9'7/� ��)'��
�� >� -��&�� 2��$�"�� ��� ������ ���������� /0 ���$�$��������� $� �� ��
�$��������� ��� �� ������ �� ����� �� ������� �� >����� ��� �� �����#
������� ����� � /6)�) /9)6�� ��)'1�
�� >� -��&�� +� �� ����� #� 5���� �� >� ��1����� �� �� .� <���$� 2��� �������
�� �� !��� ������� 1& ���$�"�� ��� ��1 ����� ��������� ����� 8�?(?8??*�
��)9��8� ��)8�
<� 5� :�$����� .������ $��$���$ �� ����$���� @��� �� ��� ��� �� ����
�������� ����%�� �� ���� 6)()*�)'/9)?6� )66 �
�� 5� :����� �� �� :� 5A �� � 3����� �������� �� ����$���� �� � ���"����"
������ .������� !���� 3�$�������� @�� >����� %� ��������� �� ����� �� �
�� ��# ����� ����� �)89�6)� ��������� ��)'�
)�
![Page 29: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/29.jpg)
������� � ���� ����
�� �� ������ � �� �� ����� ��������� ������ ����������� ������� ������ �
����� ��� � ���� ���!��" ����#�������� � $���% ��������� ���������� �
����� ������ ������ ������������� &'()(* +,-.+/0� ,'(/�
1� ���2����� 3� 4� 5������ 6� 5��� 7� 6��� 1� 8� ���%��� �� 9� :����� 8� �� 1%���
��� � 5� 4� ;������ <��#�������� � ������ ����� � #����� 1��������
���� �������� #�������� � ����������� ������������ ���������� ����������� =),*
>�.>�� ,''-�
1� ���2����� ?� 1���� � �� ?������� <%����� %�����" �� �%� $���% � ���
#����������� �@#������� ����� ��� ��������� ������ �������� ,A,)(.,* -A.==� ,'('�
5� ������� <�� ��������� ��������������� ������� � �%� 3������ 1����� 5���
������ �!���� ��� !������� � %���2���� ������� ������� #���� �� ,A''8�� ���
�������� ��������� (+()+* (/+.(-,� ,''&�
B� � ����� � �� 1��#����� � B� C� 9��D�%�� 3���� <������� � �%� 4�!���#���
�� ;����� 1������� 1����� ����������� ����������� ,,)(* (=/.(==� (AA(�
�� ������ <%���" �� �%� $���%E �� � !��������� �� �%� ���� �����!���� � �%�
1��#������� 4���������� � B��������� �� �� �#� �%� 9����� ����� ���
������������� ������ ������������ �� ��� ����� ������ �� ���������� ()',* ,'A.
+'&� (-==�
1� ���#���� ;� ��������� � �� 1� 8�����%��� -�'0 � <��#��������� ���� � $���" �
�%� 8���� �� �%� $���%� 9� ;�%������ ������ �������� �� ����������� �%�#��� -�
#���� ,/+.+'+� $���!���� 5�������� ,''-�
<� $� ��%��� 8� ����� �� �� 3� ?���� � �� 5� ��<������ 4��������� �
���"���� �� 5��%��� ����� ����� �" ���!�������� ������������� ������ �����������
-)(* &-./,� ,'(&�
<� �� ����� 1��#������ � �!���#��� �� �%� �������� ������#%���� �������
,-&)/0-(* /&&./&=� (A-=�
<� �� ����� ;�������� � :������� �� �%� 1������� <�����#%���� ������ ��
���������� ;#����� ������)(* ((.+-� (A==�
3� ?����"� ?� 5� ?��#���� � :� �� ���� ������ ���������� ��% C���" � ;��� ,
������ ,''A�
(+
![Page 30: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/30.jpg)
������� � ���� ����
�� �� �� ����� �� �� �� �������� ��������� ����� �� ������ ���
������� ����� �� ������ ����� �� �� ������ ������ ���� ����� ������
���������� �������� !"#$%&'#$#!� #((!�
)� ������� *��� ��������� +�� ������� �� �� ,������� �� ����-� ������ ����
����� %."/&'0#($01(� %..2�
�� 3������ )� 4� 5���� � �� 6� ������� � �7������8��� �� ����� ���� ��
�� ��� �� �� ����-� ������ ������� 0!." # #&'2//$2/(� %.. �
9� ����8� �� �� )� ���:�� �� ;���� �� ����������� �� ��� ���� �7
�<������ �� �� 3�������� ������ �� ���������� %("1&'/%!$/ (� #(22�
�� 9� 6���� �� �� 4���7� �� )� �� ��� 7� �� ����������� �7��� ��������
�������� %!("#&' %$ (� #(22�
�� 9� 6���� )� �� ����7� �� �� �������� �� ����������� �7��' � �������,
���7� ������ �������� %!"#&'0$%(� %.#0�
3� 3� *���: �� �� ;� �7�� �������� �� ,������� �� *������� ������� �=
���' � ��,��������� ���������� �� �� ���������� ������� �� ������� ��������
%. '%2($1#.� %.##�
>� ���� 9� 3� *����� �� �� 5����8��� ������������ �7��� �� ����� �� 6�����
�� �� ����� ?��� �� �������� @� ������ ���������� �� ����������
����� #2� ���� 1.!$1%.� ������ ����7����� A����� %.#1�
�� ��8�,�� �� �7�� �� ��B�� �� 3� 3� *���:� ��� ������ ��7�� �� �� *���=
����' @������ ��� ������� <������� ������ ##/"1$0&'%.($%%(� %.#.�
�� ��8�,�� �� �7�� �� �� ��B�� ���������� ��7�� �� *����8��� �� *�������
���������� ���������� ������ �������� %!"%&'!%%$!0!� %.#0�
�� ��8�,�� �� �7�� �� ��CB� �� �� ��B�� ������� �� ����� ���� �� �� �����'
� �� 7����� �� ���� ������,� ���������� �������� % #'#(2$%%0� %.#!�
�� ����� �� ������ �� 9� 9�B���� �� ������ �������� �� ;���� ������ ��
���!������� �������� (("�!&'#.�2(($#.�(%/� #((0�
)� ,�� 5��� �� )�=�� ��7�� ����� ��� ������' ���� � �������D ���� �����
�� ����� �� �������� �������� 0."#&'#(!$%#(� %.#%�
#0
![Page 31: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/31.jpg)
������� � ���� ����
�� ��� ����� �� � �� ��� �� �� �� ����� ��������� �� ��� �� �� �� ��� �����������
������ �� �� ����� �� �������� �� ������� ��������� �� ������� � !"�#$%�$�&#
$!'� $ (�
)� �� *�� + ������,� -.� ����� �� ����� ����������� � ���� ����� �� �����
��������� �� �� �� �� ��� ����� ��� �� �� ��� �� !� "� %���(&#�$ /� $ � �
)� �� *�� + ������,� 0��� � �������� ��� �� ��� ��� �� �� ���� ���������� ��� 1
�� � �� �� �� ��� � �������� ���� ���������� ��� �� �� ����� ���� ��� ��� 2
"'%�!32#!'$� $ ����
)� �� *�� + ������,� 4���� �� ����� -��������� ��� �� !!!"2 3�%�3�!#3�3� $ ����
)� �� *�� + ������,� 5� 0������� � ���,���� �� )� �� ��.���� 0 ������ ����� �� �� 1
����� ��� �� �6����� �������� ����� �� ��� ������ ���� ����� � � �����#� ��������
�� ���� ����� � � ����� .���� � ��� ����� ������� ������ �!�"!%��&!#$���
$ 3�
�� ��� -������� �� ��� 7���� ��� 8� *�� � ������ � *�� �� �� �� �� 9� *��� �
9��� ���� ���� �� ��� � ���� �� ��������� �� ���������� ������� ��� ��� � ��� ��
�� ��:� ������� ���������� �� ������ $ '�
9� �� *��� � �� �� ��� +�,��� �� � �� ��� �� �� �� 0������ �� ��� �� �� �� ���
������� 0����;������ �� � ���� �1 ������ ������� �� � ����� ������� ���� � �
��� ��� ��� � ����� �$�"�%��#�(� �//3�
<� �� 5���� �� �� �� =� )� <� ��� =� ������ �� 5� � =�.�� � 8������� 0��� ��������
�� > ������ -�� ���� �� ��������� �� ���� � ������� �� ��� �� ��� ��� �� �3!
"!2 '%�32'#32&� �/23�
� 5����� � ?�� ���������� � +���������� ��������� �� ������� !"3%�$&2#$/$�
�/�$�
=� 5������ �� <� 7������� -�� �� �� 8��� �� ����� @� ���� ���� ����� � �
� ��� � ��� ������ �&� ����� $(!#! 3� �� ���� <���������� >����� $ �!�
�� -� 5������ 9�. 0���� �� =����� �� ���� ��� ��� �� 0���������� ? ���� �����
$ &"3//'%�!3!#!3&� �/2'�
�� -� 5������ ?� ��� ������� 0���� �� ���� 8�14���A ����� $��"' ' %�2&2#2(��
�/22�
�'
![Page 32: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/33.jpg)
Chapter 2
Numerical techniques
2.1 I3ELVIS code
������ �� ���� ���� ���� � � � ����� �������� �� ����� ��� � � ��������� ��� � ������ ��� �������� �� � ��� �� � ����� � ���� ��� � ������ � � �������������� ��� �� ���� � ������ ���� � � ���� � ������ � �� � !��� � � "� # $%%�&�
�� ����� ��������� ����� ������� ��� ���� �������� ��� ��� � ������������
���� ���� ������ ��� �������� ��������� ��� ��� ������� ������������� ����
�� !"�# $%��� ��� &���� '((�� '(()* � �� ����� �� +��, ',- � � �� ����� ��
���� �� � ������� ��� $+��, ','* ��� � � � ������� ��� ��.������� �������
�� ������� �������� � ��� ��� ��� � �������� ���� $%��� ��� &���� '(()*, /��
��. ���� ���� ���������� �� ��� ������� ��� ���� 0��������������� �� ��
��� ��� ������� ��� ������������� ��� �1 ���� 0����� ������� �0 �� ��� ��� ������
��. ��� �������� ��� �������� �������� �0 �������� �� � 0�� ������� ����� ���������
��� � ������ � ���� � �������� ��� ���������� $2�� �� ��,� '(-�3 %��� �� ��,�
'(-4*,
-)
![Page 34: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/34.jpg)
������� � ���� �� �� ������
������ ��� ��������� ����� ����� �� �� ��������� ���� ���� ��� �������������� �� ������������������� ��������� ��� ����������� ��������� �� ��� ���� �� �������������� ������ ��� ���� �������������� ��� ������� ���������� ���� !"#"�$
2.2 Governing conservation equations
��������� � �� ��� ��������� ������� ��� �� ������� ��� �� ���� �� ��
����� ������������
��� ��������� �� �������� � �� ����� �� ��� �� ��� � ������� ���� ��� �!"
������ #������ ����!������� ������ � ���� �� �� ����� �! ��� �� ���
����� � ��� � ���� ����� ���������� �� ������� ������ ��� � �������� ����
�� ������ ��������� ���� �� ��� ��� ���� �� ����������� ������� ���������
�� ���� �� ����$∂σ′
ij
∂xj=
∂P
∂xi− giρ(T, P, c,M) %&�'(
)��������� �� � � ����!����� �� ��� �� ��������� ��������� �������$
∇ · �v = 0. %&�&(
'*
![Page 35: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/35.jpg)
������� � ���� �� �� ������
��� ���������� ����� �������� ��� �� �������� �� � �����
ρCp
(DT
Dt
)= −∇ · �q +Hr +Ha +Hs, ������
Hr = �� ��� ����� �� � ���������� � ������
Ha = Tα�v∇P, ������
Hs = σ′ij ε̇
′ij , ������
����� ���� �� �� �� ���� �� �q=−k(T, p, c)∇T ���� k ��� � ��� ������ �� ���������
Hr, Ha, Hs �� ��� ������� ��! ��������� � � ����� ����� � ���������� �� "��� � ����� �
�� � � ��� ��� ���� � �� ��� � �� �� ����� �� �� �#������ ������ ����� �� ��� ��
��� �$������ ���� �������� �CP ��� � � ��� �$������ ������ ���� ��� ��� �%�� � �
&����! �''() *�+��� �� � �! �','� �� ��� �� �� �#������ ��� � ���- �� �� ���!
CP �� = CP +HL
(∂M
∂T
)P=const
, ���.��
α�� = α+ ρHL
T
(∂M
∂P
)T=const
, ���.��
����� ���� �������� CP � � ������ ���� ��� α �� ��� ���������� �� ��� �� �� ���-�
2.3 Initial and boundary conditions
/ ���������� � �� � �� � ������� � ���� � ����� ��� �� � ���� ����� �� �� ������
� �0 �� ���0 ������! �� ���� �� �� ��� ���������� ! � � �� ������ � ����- ���� /
�� ����� �� ���� �� ����� � ��� ���� � ��� 1 ��� ������� ����! ���������� �
���� �� ���� �� ����� � ��� ��� ��� � � ������� �� � ���� �� ��� �� ������ ���
������ �� ���� �� ��� ��� �� �������� �� �� ��� ��� �������� ���� �� ���
���� ����� �� � �� ���� 2����-� ���3 ����� ���� �� � � ��� � ���� ������ �� ����
�� ����� �4������ �� � �! �',��� ��� � ���� ���������� ������� �� ��� ���� ��
��5���� �� ��� � ������� ���������� �� ����� � � ��� 6��������� �*�+��� �� � �!
�','! �',() 7������ � � &����! �������� ��� �� ������ !��� ��� �� � � ��� � � ���
��������� ���������� ������ � �� 0.5K/km � � ��� �� � � ���� ��� ���������� Tp ��
� ������� �� �� �� ������ ΔTp = 0−250K �������� �� ����� �0��� ������ �� �� � �
���� ��� ���������� Tp = Tinitial = 1556K� ��� ���� ��� � ��� � ���� ��������
,8
![Page 36: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/36.jpg)
������� � ���� �� �� ������
���� � ��� ������� �� �� 273K �� ��� � ����� �� ���� ��� ����� ������� ��
�����
2.4 Modelling of erosion and sedimentation
�� ����������� � ������� �� ����������� ��� �� ��������� ���� ������ ��
��� ���� ����� ��� �� � ����� ��� ������� ����� yeroslev ��� ���� ����������� ���
�� �������� �� ��� ������� ����� ������ ����� ��� ����������� ����� ysedilev ���
������� ����������� ��� �� �������� �� ������ �������� ��� ��� ����� �� ���
�� ywaterlev�
2.5 Modelling of dehydration, hydration and water transport
��� ��������� �� ����� �������� ��� �� ���� �� ��� ����� ������ ��������
�� ����� �� ������� � !""#� ��� �$ ������ ������������ ����� ������� �� ��%
� �� ��� ��� �� �� �� ��� ����� �� � � ������ �� ����� �� �� ������� �� ���
���������� ��� �� ���� ������ ���������� �&�������' !!() ����� �� �������'
!""#� *� ������' ����� �� ������� �� ���� + � ���� �������������� �� � �� 2wt% ��
��� ���� ������� �� �� �������#� ��� ���� ����� ������� XH2O(P ) ( wt%) ��������
�������� ��� ��� ����� ��� � �� XH2O(P0) = 2wt% �� ��� � ����� �� 0wt% �� 75 km
����,
XH2O(P ) = (1− 0.013 ·Δy) ·XH2O(P0), � �(#
����� y �� ���� (0 − 75 km)� ��� ���� ����� ������� ���� ���� �-���� �� ���%
������� �� (T < 573K) ��������� ����� ��� ��� ���� � �� ��� ����������
������� ������ �� �������' !""#� ��� ������� �� �� �������� �� �� ������ ���
����� �� H2O ������� �� ��������� ��������� �� ������� �� ��� ��������������
��������� �� ��� ��� �� ��� ��� ����� �� ���������� �$ ������ � .����
���������� ����� ���� ��� ����� ����� .���� ����������� �� ����� �� ���
��� �� ����� ������, ��������� ��������� ��� �� � ������� �� �����' ��� �� �� ��
����� �� ����� �� � ����� �������� ����� ������ .���� ������ ��� ���� �� ���
!
![Page 37: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/37.jpg)
������� � ���� �� �� ������
����� ��� � ������� � ��������
vx,water = vx, ������
vy,water = vy − vy,percolation ������
vx � � vy ������ � ����� ������� �� � �� �� � � vy,percolation � ������ � ������
������� �� ������ ��������� �vy,percolation = 10 cm/yr � ��� ����� ��� ����� � �
������ �!""�� # ���� ����� ����� ��� ���� �� ��� �� �� ��� ��� � ����
������ �� ������� � ���� �� ������� �� ���� � ������ � �� ��� $#%�� ����� �
� � ���� ���������� ����� � � ������ �!""��
2.6 Modelling of melting and crustal growth
& ���� �� ����� � ��� �� �� � ���� � �� ����� � ���� ������� � � ��'����� ��%
������� ( Tsolidus � � Tliquidus� ��� ����� � ���� ���������� ���� ��)� � ���� �
����� �� ���� *�� ���� �� � � ����� ����� ��� �� ��� �� ������ ���� �� %
�� ��� ����� � ��� �� ���� � ���� �� ������ �+�� � ",-./ $��� � � 0�����
�!!�/ ���� � ��� �!!���
Tsolidus =
⎧⎨⎩889 +
17900
P + 54+
20200
(P + 54)2�� P < 1200MPa
831 + 0.06 · P �� P ≥ 1200MPa���1��
Tliquidus = 1262 + 0.09 · P ���1��
*�� ��� ������ ��2� ����� ��� �� ���� ��� �� ����� ������ ���� �� �� ���
����� � � ��� ����� ����� �� � � ����� �� ����� � ������ ���� � ���� �� ������
�3�� ",-,/ 0����� � � $��� ",,-/ ���� � ��� �!!���
Tsolidus =
⎧⎨⎩ 973 +
70400
P + 354+
77800000
(P + 354)2�� P < 1600MPa
935 + 3.5× 10−3 · P + 6.2 · 10−6 · P 2 �� P ≥ 1600MPa���-��
Tliquidus = 1423 + 0.105 · P ���-��
4 ������ ���� � ���� �3�� ",-,/ ���� � ��� �!!�� �� ������ �� � ���� ����
�"
![Page 38: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/38.jpg)
������� � ���� �� �� ������
�� ���� ����� �� ������� � ����
Tsolidus = 1327 + 0.091 · P ������
Tliquidus = 1423 + 0.105 · P ������
�� ����� �� ����� �� ��� ������ �� ��� ���� � ���� 2!�������� �����
����� �� "��# �� ��� ��$$%� � �������
Tsolidus = 1359 + 0.133 · P − 5.1 · 10−6 · P 2 − 43 · (XH2O)0.75 ���&$��
Tliquidus = 2053 + 0.045 · P − 2.0 · 10−6P 2 − 43 · (XH2O)0.75 ���&$��
' � ����� ����� � ��� �������� �� � ���� �� ���� ��� � ��(��� � ���� � Pmax =
10GPa �� ���� � ������ ������ � �� � �� ��� ����� ����� �(� �������� )��
������ %�& �� *�& �� ���� �� � ��� ��� �� ����� �� ����� ��
�� ��� � ����� ���������� ��� ����� � ���� � ���� � ���������� ���� �� �� � ���
��+�� ��� ����� ����� �,� �� �� ���� �$$-��
M0 =
⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩
0, � T < Tsolidus
T − Tsolidus
Tliquidus − Tsolidus, � Tsolidus < T < Tliquidus
1, � T > Tliquidus
���&&�
.�� � M0 � ��� ����� � ������� � ��� �� �� ����� ���� � ���� �(� ����� �� ���
������ ��� ����� ����� ����� �� "��# �� ��� ��$$%� � ���� �� ��������� M0� /
���� � ����� �� ����� ��0�� ��� ������ ����� �� ����M � ��+�� �� ��� �1� ���
���.�� ��� ����� � ���� � ���� M0 �� ��� ����� �� � ������� �(� ����� ����∑nMext .��� � ����������� �� ���� �� 0� ��� ��� �� �� ��� ����� .�� � n �
��� ���� �� ���� �(� ���� ��������
M = M0 −∑n
Mext. ���&��
�� ������� ���� �(� ����� � �(� ���� �� ������ Mmax ���� ������ %�)& �� %���
� ��+��� /� ��� ����� ����� �� ���� M � � �� 0� �� ������ ��� �� ������ ����
��
![Page 39: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/39.jpg)
������� � ���� �� �� ������
���� M > Mmax� ��� ��� ���� �� � ������������ ��� Mmin ���� ������ ����
��� ���� �� �������∑
n+1Mext =∑
nMext +M −Mmin� ��� ����� � ������
��� �� ��� ������������� ��������� ������� ��� �������� ������ � �� ��������
�� ����� �������� �� ������� ����� ������� ���!� ��� �������� � �� ��� ��� �����
������� ���!� ��� �������� � �� "#$ ��� ����� �� ���������� �� ������% �� "#$
�� �&��� � �� '����
��� ������� �(������ � �������� �������� � ������� ������� ��� �� ����� ������
��� �� �������� χvolc� )������ �(������ �� ���������� )��� �� ������� � ��
������ 5− 20% �*����% �+,-�� .������% � �� �� ����� ������ ��� ���� ����� ��� ��
/���������� ������ ����0�� 1� �� �������� ���� ��00���� �� '���� ��� 2���
��3���% � �� ������� � �� 100%� 2� ���� ��� ���� χvolc ������ 0% ��� 100%�
#����� �����&����� � �� ���������� �����0 ��� ������ 0���� �������� �� ��
�� ��� ������ � ���! �� �� ���������� '�� ������� ���� �� ���� � � ��������
�� ������ � �� ������� ����� ���! �� � �� ��������� �������� �� ������ ��
�� ����� ����� ����� 1� �� ��������� ������ ��� ����������� �� ��������� ��
�������0 ����� ���! � ������ ����0� �� ���� � �� ����� ��� �����0 ��4�� �
���! ��� 5���!� ���6 ������� � �� �� ��� ��0� ����� ��������� 1� �� ���������
����� ����% 5���!� ���6 ������� �� ���������
2.7 Density changes due to phase transitions and mantle
depletion
7�� �� ������ � �� ����� ��� ����� ������� ����% � ����� �������� ��� �����
� 0�����0������� ��� ��� ����0�� �1� ��� 8������% �+9�� �� �!�� ��� �������
)���0������� � �������� ���� �� ���������� �� � ������ ������ �������� ���
�������� ��� ��������� ��� 0% � 16% �� �� /����0��� ������ �� ������������
��������� 0������� ��� ���0���������� ����� ��������� �� ����� �1� ��� 8������%
��
![Page 40: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/40.jpg)
������� � ���� �� �� ������
������
PGa−In =
⎧⎨⎩−9213.25 + T · 15.25, �� P ≥ 3000 bar
3000.0, �� P < 3000 bar�����
PP l−Out =
⎧⎨⎩−1560 + 20 · T, �� P ≥ 15000 bar
15000.0, �� P < 15000 bar��� �
ρe =
⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩
ρb, P ≤ PGa−In
ρb ·(1.0 + 0.16 · P − PGa−In
PP l−Out − PGa−In
), PGa−In < P < PP l−Out
ρb · 1.16, P ≥ PP l−Out,
����
����� PGa−In � bar� �� ��� ����������� ��������� ����� �� ���������������� �������
���� ��������� PP l−Out � bar� �� ��� ����������� ��������� ���������������� �� ��������
���������� �������� ��� ρb ��� ρe ��� ��� ����� ��� �������� ��������� �������� ��!
"�������� �� ��� ����������� ������ �� �#������� ����∑
nMext� ��� ������! ��
����� ���������� ��� ��� ����� �������� �� ��������! ������ ���������� �� ��$����� �� ���
��������� ��!�
ρs,depleted = ρs ·(1.0− 0.04 ·
∑n−1
Mext
). ��%�
&��� ���������� ������ �� �#������� ����� ��� ������! �� ��� ������� �� ����������
�'����� ��� (������ ))*� +�� ������ ���������� ���� �� ����������� ������ ��
�#������� ����∑
nMext > 0.3� ��� ������ �� ������� �� � �������! �������� ���
���� � ���������� ��� ��������� �� ������������ ������� �� �������������� ����������
,��� �� ������� ��������� �� ����� ����� ��
2.8 Rheological model
'� ���� ��-����� ���. �!��� ��� � ���� �� �� ��� ����� ��� ��������! ������ ����� ����
+�� �� /� ���� �� ����� ���. �!���� ��� �� ���� ��-����� ������������ 0�� ���� ��
������� 1 ��� 2����3��� 0�� ��� �4������� ���%� �� ������� �� ��������� ��� �����
������� �������� /�� ����� ����� ������� � ����������� An75 0�� ��� ��� ��! �� ���
������ ������ � �������� � ��� ��! �� ���� ��� ��� 0�� ��� �4������� ���%� '��
�
![Page 41: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/41.jpg)
������� � ���� �� �� ������
Partially moltenMagmaticSolid
Mantle
Crust
Supracrustal
Hydratedperidotite
Dryperidotite
Lowermafic ~
Lowerfelsic ~
Uppermafic ~
Upperfelsic ~
Sediments
Plutonic ~
Volcanic ~
Plutonic ~
Volcanic ~
Resolidifiedperidotite
Serpentinisedlithospheric ~Hydrated
peridotite
Lower mafic ~ (gabbro)
Upper mafic ~ (basalt)
Sediments
Asthenospheric ~, dry
Lithospheric ~, dry
Lower felsic ~
Upper felsic ~
Water
Air
������ �� ��� ��������� ������ ��� ��� ��� ����� ���� �� ��� ���� ��� ������� �����
��� � ���� �� � �� ������� �� �� � �
������ �� �� �� �� � ��� ���������� � �������� �����������
� ������������� �������� �� ��������� ����� ��� ����������� ������ ��� ����������
������ σ′ij �� ���������� ε̇ij �� ��������� �� ��� ������������� ����������� ���� ���
������������� ������� �� �������� ���� ������� � ��� ��� � ������� �������
σ′ij = 2ηeff ε̇ij , � �!"
�����
ε̇ij =1
2
(∂vi∂xj
+∂vj∂xi
), � �#"
����� ηeff ������ ��� �$������ ��������� ����� ������ � ��������� ������������
����������� ����� ���� �� ������ � �������
��� ��� ������� ����� ������� ����������� ��� ��$���� %�� ����� ���� �� ����������
�� ��$���� ������ ��� ��&� ��� ������ ���� ��� ������ ������� ������� ���������
ηductile�1
ηductile=
1
ηnewt+
1
ηpowl, � �'"
����� ηnewt �� ηpowl ��� �$������ ����������� �� (������ ��$���� �� ���������
)
![Page 42: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/42.jpg)
������� � ���� �� �� ������
���������� ���� ����������� ���������� ��
ηnewt =1
2ADσ
1−ncrit exp
(Ea + PVa
RT
), �������
ηpowl =1
2A
1nD (ε̇II)
1−nn exp
(Ea + PVa
nRT
), �������
�� ε̇II =√
1/2 ( ˙εij)2 � � ���� ��������� �� � ����� ��� �� ��� Ea, Va ����
�� ���������� ���� ��� ����� � �������� AD � �� ����������� ���� ���
����� ��� ����� n � � �� ������ ��� σcrit � � �� � ������ �������� ���� �����
�� � !��� "�� ��� #����
$� �� �� ����� �� σII > 108MPa� � %��� ��� ����� � � ����&�
������������ �'������� ��� '������ �(()��
ε̇II,Peierls = APeierlsσ2IIexp
{−Ea + PVa
RT
[1−
(σII
σPeierls
)k]q}
, ����(��
ηPeirls =σII
2ε̇II,Peierls, ����(��
�� σII =√
1/2 (σij)2 � � ���� �� ���������� APeierls = 10−4.2 s−1MPa−2 �
� ������� ��� ���� ��� %��� ���� σPeierls = 9.1 · 109MPa � � ��� %��� ��
��� ��� � ������� ����� �� � ������� ������ �� � ���� �� � !
��� ������ k = 1.0 ��� q = 2.0 �� ��*���� �� �������� ������ �� � �� ��������
������ �'������� ��� '������ �(()��
+ ������ ,���&��%���� ���� �������� ��� ����� ��&���� ��� ������� �����
� �������� ���������� -���� �(�"� ��� ����� ������ .�� ������ �� ��� ���
����������� � ���� �� σyield � ���� ��� ���� �� � �� ��� Ceff � �
������� �������� ��/���� φeff � ��� � ���������� ��&���� ������ λmelt �-���
� ���� �(�0�� ! ���������� ��&���� ������ �� �� ���� �� � ��� �� ��
Pmelt ��� � ����� �� �� P �
σyield = Ceff + φeffPλmelt, �������
�1
![Page 43: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/43.jpg)
������� � ���� �� �� ������
λmelt = 1− Pmelt
P, �������
���� ����� ����� � � ���� ���� ���� �� � � ������ ���� � ���������� ����
������� ����� ����� �� �� � ����� � !�� � ���� �����" � ����� � � �� �������
�λmelt = 1��
# �� � ������ ���$��� φeff � � ������� Ceff ��� ��% �� �� �����&
φeff =
⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩φ0, �� γ ≤ γ0
φ0 + (φ1 − φ0)γ − γ0γ1 − γ0
, �� γ0 < γ ≤ γ1
φ1, �� γ > γ1,
������
Ceff =
⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩C0, �� γ ≤ γ0
C0 + (C1 − C0)γ − γ0γ1 − γ0
, �� γ0 < γ ≤ γ1
C1, �� γ > γ1,
����'�
����� φ0 � � φ1 ��� �� � ��� � � % � ����� ��� �� ������ ���$��� " C0 � � C1 ���
�� � ��� � � % � ����� ��� �� ������� " γ ≥ 0 �� �� � ������ ����� ���� � � γ0
� � γ1 ��� �� ���� � � ����� ���� ���� ��� ������� ����� ����� � � �����������
(���� ��� � ��)��� ���� ���� �� �� ��� � � ���� ���� ��� � ������ �����
���� γ �� ������� � �� ����� � ���&
γ =
∫ √1
2(ε̇ij(plastic))2dt−
∫ε̇healingdt, ������
����� ε̇ij(plastic) �� �� ����� ���� ��� � ��� � � ε̇healing �� �� ������� ���� � ���
���� ���� �����
* ����� �������� ��� ηplastic �� �� ����� � ������ �� �� �� ������� �� ��� �
�� ���� � ���� ��� � ����� ε̇II &
ηplastic =σyield2ε̇II
, ����+�
!� �� �� �)����� �������� ηeff (T, P, c,M)" ���� �� � � ���������" ��������"
��������� � � �� ������ " �� �� �� ���� �� � �������� �����"
ηeff = min {ηductile, ηPeierls, ηplastic} . ����,�
�-
![Page 44: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/44.jpg)
������� � ���� �� �� ������
2.9 Abbreviations and units
����� ��� ����������� �� ���
������ ����
AD �������� ����� [ Pa−ns−1]
CP ������� ��� �������� [ J/kg/K]
Ceff �������� � ��� [ Pa]
c �������
Ea �������� ����� [ J/mol]
g ����������� ���������� [ m/s2]
Hr, Ha, Hs ��������� ��������� �� � ��� ����� [W/m3]
HL ����� ����� ������� [ J/kg]
k � ����� ���������� [W/m/K]
M ��������� ������ � ������
n ������ �����
P ������ �������� [ Pa]
Pmelt ���� �������� [ Pa]
�q ��� ���
R ��� ����� [ J/K/mol]
T ����������� [ K]
Va �������� ����� [ J/Pa/mol]
vx, vy, vz ������ � ������� ����� [ m/s]
XH2O ��� ����� ���� [ wt%]
α � ����� ������ ������� [ K−1]
γ ��������� ������� �����
ε̇ij ����� ���� ���� [ s−1]
ε̇′ij ��������� ����� ���� ���� [ s−1]
ε̇II ���� ������� � � � ��������� ����� ���� ���� [ s−1]
ε̇healing �������� ����� ���� [ s−1]
η �������� [ Pa · s]λmelt ����������� ������� �����
ρ �������� ������ [ kg/m3]
σij ������ ���� [ Pa]
σ′ij ��������� ������ ���� [ Pa]
σII ���� ������� � � � ��������� ������ ���� [ Pa]
��
![Page 45: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/45.jpg)
������� � ���� �� �� ������
φeff �������� �� ������ ������ ��������
χvolc ������� ������� ������
References
�� �� ���� �� �� �� ����� ��� ���� � ������� ������ � �������� ������������
� ���������� ������� ��������������� ������ �� ���������� �� ��� �������
���� � ��� ����� !���� ������� �� ����� ��� ������" #$%#&�'()*(" #++(�
�� !� �� ����� ��������� � ����� �,����-��� - ����� ����������� ! ���� ��
�������� ������� �� ��� ���������� �� ��-������ .�� �����-������ �����
��� �������� ����� �����" #$/%0)#&�(#1)(10" #++(�
2� ������" 3� 4�������" �� �� ����-�5" �� �����." 6� 7����" 4� �� 3� ������" �� !�
8�" �� �� �� 9���" �� �� ����" �� �� �� ���5��� ! ��������� � �������� ��� ���
��������� ����������� � �������� ��������� � ��������� � ��� :����5 ���;
������� �� ������� ������� ������������" 0<*%0&�$<)(1" #+0#�
�� !� ����� 6���� � ����� ���������� �� ������� ������� ������� �� �����������
��� �������� ������" #+%$)1&�0'')#00" 0*<1�
6� 2������ �� �� ����� =��� =���� ����� ��������� ! ����>��������� $� ��������
�������� ��������� ������� �� ����������" � ������
6� 2������ �� �� ����� 6������ � ��-������ �� ������������ ������ � ���
������-���� $� ��������������� ��������� �������� ������" ��-������ ��
��-��������
�� �� ����� ������������ �� �������� ��������� �������� ��-����� ?�������
�����" #+0+�
�� �� ����� �����>��������� ��������������� ������� � ������ �������� ��>
������ �� ��������� ������� �� �� ����� ��� �������� ��������" #01�$()(#" #+0$�
�� �� ���� �� 2� @� 8�����5� �������� ������� � ��-������ ���� � ������
������ ������ � ����������� A��5��� - B���� �� ������ ������� �� ����� ���
������" #*%0&�')$0" #+00�
�� �� ���� �� �� !� C��� ��������������>-���� ���5��>�>���� ������ A��� �����>
#*
![Page 46: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/46.jpg)
������� � ���� �� �� ������
������ ������������� ����� ��� ������� ���������� ��� ���� ������� ��������
���� ���� ��������� � ������� �� � �� � ��� ����� � �� �� �� ������ !"#$#�%�
!��#�
&� '� (���� �� )� *� +,��� -��, � ���������� ��� ����� ��� �������� �,������ �
�� ������ ������ ��� ����������������� ������� � ������� �� � �� � ��� ����� �
�� �� �� �.#����� %#$��/� !��0�
&� '� (����� 1� *� )� 2�������� )� *� +,��� 3� (���4�5� �� *� 6� 2����� 7�� ���
����������� �� ������ ���� ��,�� � ������� �� � �� � ��� ����� � �� �� ��
�/.��$!� /"$0�� !��.�
&� '� (����� -� 1� 7����� 6� 8�� � 7� '� 7������� �� 7� *� 3������� 9���� ��������
�� ��� :���� �������� �� ��,�����,�� ,�,����� ����������� ��� � /!0�0/00�
!!�$!!/� !��/�
9� ;� � � ����� �� ������ ������ ;����� <����� ��� 9�� � �"%"�
=� >�� �� (� 2� =������ *� :?���������� 7�,� �� ��� 8� ����(����� (���,�����
:������� &��� ������ >� �� � ��� ��� �������� � �� �� �� � �� ��� � ���
���� #�#$#��� *������� (����� ���� <����� �"0��
3� 1������ � &�� ���������� �� �?���������� �,�� ��� ��� ��������� �� ��������� �
>� �������� ������� !� ���� #.$%/� 7������� <7� �"%/�
>� =������� �� 7���� =������ @�����������,��� ����� ��� ���������� �� �������
,��� ������ ��,���� �������� � ������� �� � �� � ��� ����� � �� �� �� �.%
�#$�� �!/$�##� !��%�
-� A� =��4� 6� 7���������� �� 2� ;� @����,��� * ��� ����������4����� �� ����,
������ �������� ������� � ��������� �������� ��"� ��0#� !��#�
3� 8� 6���� �� *� *� (� 3���� ;�������� :����� ��� � /���0�.%� /��$/�/� !��#�
7� 9��� �� 6� 3� 7������ 9�������� �� ,�,��� ��� � ����� �!�" �� �� �
��� ����� � ������� #���� !�0$!#/� !��!�
(� -������� ������� �� � �� �� 7�������� �""/�
6� 3� 7����� �� 7� 9���� :?������������ �� � ����� �,��� ��� ��������� ���
�� ��� �B,���� ��� ��� ����� ����������� �� � ��� ����� � ����� # ��
�.#��$�� #.�$#0"� �""%�
#�
![Page 47: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/47.jpg)
������� � ���� �� �� ������
�� �� ������ � �� � ������� ����� �� ���� �������� � ��� ������ � �������
�������� �� ���� � ����� ����������� ������� �� ��� ����� ������� ����� ������
����� !"�# $#�� %##&�
� ������ '� (���� )� ���*� � �� �� +�����,� ��-������ ������ � ��� +����.
-��" /����� ���� ������� �0��������� ������� ��&�12$!"%#32%%3� %#�#�
� ������ '� (���� 4� ��5*�� � )� ���*� (������ �� ������ ����� � ��� 6����"
6 �������� ������� ������������ ���������� ������� %7�"�382%%$� %#� �
(� 9��� '� :� (���� +� ;� '�,���� � � 4������� <���.�������� �������
������� �� ������ ���*�� � ����� ������� ������ ������� �� ��� �����
������� ����� ������ ��8�3!"$&8%2$&38� %#�1�
1�
![Page 48: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/49.jpg)
Chapter 3
Regimes of subduction and lithospheric
dynamics in the Precambrian:
3D thermomechanical modelling1
Plume-lid tectonicsPlate tectonics
Tp ΔTp = 0 − 250K
ΔTp = 0K
ΔTp = 50 − 100K
ΔTp = 150 − 200K
ΔTp = 250K
![Page 50: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/50.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
��������� ����� ������� �� �������� ����� ���� �� ������������ �� ������
����� ����� �������� ������� �������� ���������� ���� ������� ���� ��� �����
������ ���� ���� �� ������ ���� �� ���� ������ �� ���������� ��������� ���
���� ������ ���� ���� ������������� � ��������� ������� �������� ������ ��
� ������������ ��������� ������ ��� ���� ������� ������� ��������� ��� � ���
�������� ����������� ������� � �� ����� ������� ��� ������� �� ��������
�������� �� ������� � ����� ��������� ������ ������� ��� ��� �� ��������
�� �� ���� � ����� ��� �� �� ����� ��������� ������ ��������� ������ ���
��� ��� ��������� ������ �� ���������� ���� �������
3.1 Introduction
��� ������� � ���� ��� ���� ��������� ��������� �� �� ���� ������ ��� ������
���� ����� ������ ���� ��� �� ��������� ���� !���� "����� #$$%&� ����� �
�������� ���� � ������ �� ����� ���� !'����� � ���� #$$(&� )��� �����
�� ��� ������ ���� �� ��������� ��*�������� ��� � ���� ���� � ���������
������� ���� �� +� �� ��� , !���������� � ���� -./%&� "����������� ����� ���
�������� � �� ��� ���� ������ 50 − 300K ������ ��� ���������� �������
! �� � ���� -..%� ��� ���������� ������&�
���� ��� � ����� � � ����� ���� ������ �� ����� ����� ����� �����
���������� ����� �� ���� ��� ������ 0����� ��� ������� ������ � ������ ��
���� ��� ����� ��� �� ����� �������� ��� ����� ����� �� ���� ��� ������
��� ��� ������ ������ ������ �������� �������� ��� ����� ���� ������
��� ���� �������� 1������ ��� ����� �������� ������� ���� ���� ��*����
��� �� ������ �������� ���� ������ ��� �� ���� ����� ��������� !���� ���
1���� ��� ��� ��� 2���� #$$34 5�6�� � ���� #$-$� ��� ���������� ������&� ��� ��
������� ����� � �� ���� � ������ ��� �������� �� �� ��� � ���� �������
�� ���� � �������� ������� ������ �� 7���������� ��� ���� �� ������
��� �� ����� ���� � �������� ����� �� �� �� ��������� ��� ������
�������� �� ���������
7��������� ���� ����� �� � ��� ���� ������� ���������� ��� � �� �������
�� ������ ����� �� ��� ������ ���������� ��� �� �� ������� ���� ����� �� �
�� ������������ � �� ��������� ��������� ��������� 1������ �� �� ���� �
8%
![Page 51: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/51.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
���������� ��� ������ ������ ���� ��� ���� ���� ���������� ���� � ���� �����
��������� ��� ��� ���� ������� ������� �� ���� ���� �� ��������� ���� �� ����� !��
�� ���������� ���� �� ��� ��������� ����������� ����������� �� �������������
���� �� ���������� ���"� ���� ��� ������� ������� #�� ��� ���������� ���" ������
�� ��������� ������ �� ������� ���� ���������� $��� ������� ���" �� �%� � ��
&�'�� �������� �� ���������� ���"� ��� ���� ���� � ������ �� ��������
������� �(������ �� )����� �������� ��� ��� *���� ������� � +���� �#���"��
�� �� � �,,,�� ��� ������� ����� � )�������� �+����� �� �� � �,,-. /��"��� ����.
0� 1�����" �� �� � ����� �� ��� 1������� ����� � *���� )�����
������2������� ������� ���!� ��� � ����� ���������� ������ � ������ ����2
����� ���� �������� ��$��"� �0� 1�����" �� �� � ����� �� $��� ����� �� ������2
���� ������� �� "��������� ���� ���������� � ������������ �� ����� ��� ���2
������ �#���"�� �� �� � �,,,�
%�� ���� ������� � ������ ������� ��������� �� !!� ��� ��� ���$ �� *����
�������3 #���"�� �� �� ��,,,�� ������� �����3 0� 1�����" �� �� ������� 1�������
�����3 1������ �� )�������� ��,,4�. 0� 1�����" ������� !��� �������
������ ���$� � �������������� ����2��2"��� ��������� $��� ���� !!� ����� ������
��� ��� ������ � ������� ����� �/������� �,,-. 0� 1�����" �� �� � ����.
%��5��� �� �� � ����� 6��� ������� �������� �� ������� ������� �� �� �����
��������� $���� �� ���� $��� ��� ������ ���� � ��� ������� �0� 1�����" �� �� �
����� *������ ��7���� �������� ���� ��� �������� �� ������� ����� �������
&� ������� ������� ��� ������������ �� ������� ����� �� ����� ��������� 8���
���� ����������� ��� 9��� �,,-� �� ��������� �%���� �� �� � ����� !��� ����� ��
��� �������� ���� ����� �������� �� $��� ��� ��������� ���� ���� ��� ������
�������� � ��� �������� �� ��� /���� �%���� �� �� � ����� )����� ����������
�� ��� �������� �� ��� !!� ����� � ��������� �� �������� �� /��� �� �� � �,,�.
0���� �� �� � �,,�. %��5��� �� �� � ����� !�� �� ��� �� ��:� �������� � ��� ��
������ !!�� ������� � ����� ��������� $���� ������� � ������� ��������� �������
�+����� �� �� � �,,-. 0� 1�����"� ����� !�� � ����� ������ �� !!� �����
$��� ������� ����� �2���$�� ������. ���� �� ���� �������� � ��� ���� �������
�%��5��� �� �� � ����� !�� ������� �� �������� ���� �� ��������� ��;���� ������
����� �������� �� �� ��������� �� ��� �� � ���������� �� � ���� ���� �� ���
��������� ������� �/������� �,,-�
<4
![Page 52: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/52.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
�� ���� ������ �� ��� ������� ����� �� ���� �������� ����� �� ��� �� ����
��� ��� �������� �� ���� �� ���������� ��� ��� �� ����� �� ���� �� ����������
���������� �� ����� �������� �� ����� ��� �� ������ �������� �������� �����
����� ����� ������ � ��� �� �������� �� �������� ������� ���� ���� !���� � ����
�""#$ %�� &��� ��� %�� �� '��� �(()$ *�+�%� � ���� �(�($ ,���� �(�#$ ,��� � ����
�(�-� ��� ������ �������
.�%���� ������ ������ �� �/ �������� ����� �� .��������� ����������� !��
&��� ��� %�� �� '�� ��(()� ����� �� ��������� ���� �� ������ �� 200−300K �� ��
����� ������� �� ����� Tp ���� �� ������ ���������� ������ �� �� �� ���
���� ���0��1� *�+�%� � ��� ��(�(� �� ��� �� ������� �%��� ��������� �����
������ � ����� �� ����� ������� �� ������ ��� ����� � ���������� ���� 2���
����������3 �� 2 ������������3 ��� � ����� 200−250K ������ ��� 2 ������������3
�� ����������� �� ������� ������������� ��� �������� ������ ���� ������������
4 ����� ���������� ���� 2 ������������3 �� �������� ���������� ��� ����� ��
160− 175K ������� ����� ������� �� ������
/� �� �� ���� ���� .��������� ������� ���������� ������ �� �� ������ �������
����� �� �������������� ���� ������������� �5������ � ���� �(("$ .����0 ���
,���� �(��$ 6���7��� � ���� �(�#�� �� 8/ �������� �������� ������ �� .���������
�������� ��% �� ������ ��� �� ���� ���� ����� ���� ������ � �� 9��� �� ����
8/ �������� �������� ������� �� �� ���������� ����� �� ����� �� �����9� ��
�� �������� ������ ������ ����� %�� &��� ��� %�� �� '��� �(()$ *�+�%�
� ���� �(�(� �(�#� ����� ��:���� �� ���������� ����� *��������� ��������� �� ���
������� ���0 �� ��������� ��� �� ���� �� ������ ����� ����� ������� ���
����� �%�� &��� ��� %�� �� '��� �(()$ *�+�%� � ���� �(�(� �(�#�� �������� ��
����� ������ ����� ���������� �� ���� �� ��� ������
3.2 Methods
3.2.1 Model design
�� ������� �� ����� �� ���������� �� �� ������ ��� ����� �� �%������� ����
������ � ���� ��� �� 6��� 8���� ���� � ��+ �� 1000x328x680 km ��� �� ������
�� ���� ��������� �� 2x2x2 km � ��� ���� � ������� ��������� �� 1 km ��� ��
8;
![Page 53: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/53.jpg)
400 km
600 km 500 km
100 km 500 km
A
C
BE
D
3 km 5km
35 km
12 km 23 km
90 km
![Page 54: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/54.jpg)
Hydratedperidotite
Dryperidotite
Lowerocean. ~
Lowercont. ~
Upperocean. ~
Uppercont. ~
Sediments
Newly formed ~
ResolidifiedperidotiteShear zone
Serpentinizedlithospheric ~
Hydratedlithospheric ~
Lower oceanic ~ (gabbro)
Upper oceanic ~ (basalt)
Sediments
Asthenospheric ~, dry
Lithospheric ~, dry
Lower continental ~
Upper continental ~
Water
Air
Partially moltenVolcanicsSolids
Mantle
Crust
Supracrustal
680
km
1000 km
328 k
m
680
km
1000 km
328 km
1300°C1100°C900°C700°C500°C300°C100°C0°C
b
a
12 − 15 km
130 km
3.0 cm/yr 1.0 cm/yr 2.0 cm/yr
![Page 55: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/55.jpg)
+50KTime: 7.98 Myr
b
+0KTime: 9.48 Myr
a
20 25Myr 25Myr
273K
![Page 56: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/56.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
��������� �� ���� ��� �� ��� ���������� � � ��� ����� �� ��� ��� � ��� ��
��������� �� ��� ��� �� ����� �� ��� ����������� ������� �� ����� ������� ��� �
���� � ��� ������� ����������� ����� � �� 0.5K/km� ������� ��� �� ��� ���� ���
����������� Tp � ����� ����� � ������� �� �� ������� ����� !���� ��� �� ��� �
"ΔTp = 0 − 250K �������� �� ����� � ��� ������ �� �� ��� ���� ��� �����������
Tp = Tinitial = 1556K "���#���� �� ���$ %&&'((�
�� ������ �)�� �� ����� ������ � ����� χvolc = 100%� �� � � �����
��������� ������� ������ �)�� �� � !���� � �������� �� �� ���� � 5− 20%
� � ���� ���� ������� ����� ��� ����� �� ��� ����� �� ����� � "����� �( ������
��� ����� � ��*�� ��� "+���$ ,-./(� �� ���� � �� ����� � ����� ��� ������
��� ��������� �� ������������ ���� ���� ��������� � �� ��� ����� ��� ���� ��
����� � ��� �� ��������� �� �� ��*�� ��� ��� ����� ������� ���� 0�� � � ������
���� ���� �� ��� ���������� "1����� � � ������$ %&&-(� ��������� ��� ���� ��������
��� ��� �� Mmin = 2wt% ���� Mmax �� ���� ���� � � � ��� ����� ����� "���
���� 2�%(� 3�� ������ �� ������ ��������� $ � ���� ������ σyield � ��� �� ����
���� �� � ��� ������ Ceff = C0$ ��� ������� ��� �� ����� � ��� φeff = φ0
� � ��� ��������� � ����� ������� ��� ηplastic �� ��� ���� � ������� �� ��
����������� 4�� +������ % ��� ������� 5� ���� ����� ����� � � � �������� ���� �
� ���������� ����� ������� �� ��� � λmelt = 1 ������� Pmelt = 0 � � εhealing =
0� !���� � � ����� ���� ����� ��� ��� �� yeroslev = 8km ����������� ysedilev =
20 km$ ���� ��� ��� ����� � ���� �� ywaterlev = 12 km� 1019 Pa s � � 1024 Pa s ��� ����
�� ����������� ����� � � ����� ��� �� ������� ���� ��� ��� ����� �� ���������
16 ����� � ���� ����� " �� ���� � 6����� ��7 � � 6����� �����7( ��� ��������
���� ���� � � �������� ����� ����� "��� 3�� 2�%�(� � ���� �� ����� ���� �����
� � �� ���� ����� � ���� ������ 0�� ���� � ������� � ��� *����#�� 0�� "8� ���$
,--9( ��� � ������ �� ����� �� � � ����� ������� �������� �� ����� ����� �������
� ���������� An75 0�� ��� � � ��� �� ��� �� ��� ������ � ��������� "��� ��� ��
���( ��� � 0�� ��� "8� ���$ ,--9( "��� ���� 2�, ��� � ���� �������� �� �������
���������(�
3�� � ���� ������� ������� �� ��� ������ �������$ ��� +������ % � � 3����� � �
:���� "�������� ��� �������� (�
/&
![Page 57: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/57.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
�����
�������������������
��������������� ������������������������������� �� ������� ���������������������
����
����
��
���
ρ0
k�
���� �
Hr�
HL
φeff
σcrit
Cp
[MPa−
ns−
1]�[−
]�[kJ]�[J/b
ar]
[kg/m
3]
[K]
[ W m·K]
[ μW
m3
][kJ
kg
] [−]
[MPa]
[kJ/kg]
���
���
���
��� ��
����
�����
������
���
������
�����
�����
���
����
����
����
����
����
����
����
����
���
�����
����
��
���
BD
=1.97
·1017�n=
2.3�
Ea=
154�Va=
0
2600
2400
2750
2400
2700
2400
3000
2900
0.64
+807
T+77
1.18
+474
T+77
��� !
�"#
��� !
�$#
2.0
1.0
2.0
1.0
0.25
300
380
0.0
0.15
0.0
0.03
0.0
0.03
0.0
0.03
0.0
0.03
0.0
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
%�
�� � �� �
�����
���
�&
�''�
�
�����
���
'���
���
����
����
����
����
����
����
(����
�����
An75
��
���
BD
=4.80
·1022�n=
3.2�
Ea=
238�Va=
0
2950
2400
3000
2900
2900
2400
1.18
+474
T+77
0.64
+807
T+77
1.18
+474
T+77
0.64
+807
T+77
��� !
�)#
��� !
�$#
0.5
2.0
0.25
0.5
1.0
380
0.15
0.0
0.6
0.0
0.03
0.0
0.03
0.0
30
0.0
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
���
�� ���
*��
������
��
���
����
���
��+�
���
���
BD
=3.98
·1016�n=
3.5�
Ea=
532�Va=
0.8
3300
2900
0.73
+1293
T+77
��� !
�,-#
0.022
400
0.6
0.0
0.03
0.0
1.0
1.5
�����
���
�� ���
*��
������
��
��.
� ��
���
*�
�� ����
����
����
����
����
����
���
��+�
���
���
BD
=5.01
·1020�n=
4.0�
Ea=
470�Va=
0.8
3300
2900
3300
2900
3300
0.73
+1293
T+77
��� !
�,-#
/
0.022
0.05
0.022
400
/
0.0
30 0.0
30
0.0
30
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
�����
� ��
��0�,
,�!
1,
,�!
��������������� ���C
0=
1MPa�� �������������� �����α=
3.0
·10−5K
−1���������������β=
1.0
·10−5GPa−1�
�!�����������"���������� ���#��������������� ��������������������������������������������������$%�&���������'(')
�$()*���������%� �����$�''�)�$�)+���������%� ������$(,,-)�$�)���������.�����$(,,-)�$/)0������$(,,-)�$-)%� �������1��
$(,,2)
��
![Page 58: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/58.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
3.2.2 Variations in the mantle temperature
3.2.2.1 Development of the mantle geotherm during Earth history
��� ������ �� ������ ������ �� ��������� �� �� ���������� �� �� ���
������ ����� ���� �� ����� �������� �� ������ ��� ������ ��� � ������
��������� �� ��������� ����� ���� ������������� �� �� ������ ���� ���
���� �������� ������ ��� ������ ��� ����� ���� �������� �� ������
������ ���������� ������ ���� � ������� �� ���� ������ ��������
ΔTp = 200 − 300K 3Ga !��� � ��" #$$%& '������� � ��" ())*" ()#)" ��
���������� ������+ ��� ����� �� Tp ������ ��� �� ����������� ������� �� �� �
200K ,�-����� �� .�����" #$//& !��� � ��" #$$%& '������� � ��" ())*" ()#)+�
'������" �� �������� �� ����� ��� ������ ����� �� ����� ����� ���� ������
�������� !��� � ��" #$$%& '������� � ��" ())*" ()#)" �� ���������� ������+�
0����� ������ �� ������ �� 1������ �� 2��� ())*+ ����� �� �������� ��
��� ������� ������3 ����� #4 �������� ������ ��� ���� �5���� 3Ga
�� ������ ΔTp �� 150K�
3.2.2.2 Reference model series
����� ��� ���� �� ��� ��� ���� �� ������ ��� �� � ���� ����������� tmax �� �� ��� � ��� �� ���� �� �� �������� �� �� ��� �� ��� �� � �� � �� ��� ����������������� ����� �� ���� ����
����� ΔTp Mmin� Mmax tmax ����� ��[ wt%] [Myr] �� ������ �
�� � �� � ����� �� �� � ��� �� � ������ �� �� � ����� �� �� � ������ ��� �� � ����� ��� �� � ��� �� � ������ ��� �� � ����� �� �� � ������ ��� �� � ����� ���� �� � ��� �� � ������ ��� �� � ���� �� �� � ������ ��� �� � ���� ��� �� � �� �� � ����
4�� � �� �������� ��������� ��6�������� ��� �������������� 74 ���������"
��� ���� ���� ����� �� �� ������ �� ���� ������ �������� ΔTp �����"
�������� � 0���� � �� ()#)+" �� �� �8�� ����� ��� �������� ������ �� ����
������ ������� �������� ��� ������� ,��� ������ �������� �� �������
%(
![Page 59: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/59.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
400 800 1200 1600 2000
0
100
200
300
400
500
600
Dep
th [k
m]
Temperature [K]
oceanic+250, cont.+200+175+150+100+50+0
������ �� ����������� ����� � ��� �� ������ ����� ���� ����� ����� ���� ����� �������� ������� ���������� ����� ����� ���� ������ �� ����� ������ ����� �������� ����� �� ��� ������ ���������� ���� ������ ��
���������� �� ��� � � ��� ��� ����� ������ � ���������� ���� �� ��� �������
������� �� ����� �������� �� ����� � ������ �� ����� ������� ��� ������ �� �� ���
���� ��� ����������� Tinitial = 1556K ��������� �� ���� !!"# ��� ��� ������ �
������� �� ���� �� ��� � ����� ΔTp = T (t)−Tinitial (0−250K) �$�� %�&#� ��� ��
��� ����� ������� ������� ������� ����� � (0.5K/km) � '��� �� ��� �� ��� ���
���������� �������� ����� � � � ����� �� � ��'� � �� ��� ����� � � ��� ����������
���������� �� ��� �$�� %�&#�
��� ������ �� ����� (! �������� �� �� � ������ ����� �)��� �������� ����� ������
*����� �� ���� !+&# � � ��� � �� ��� ���� ��� ����������� �� Tinitial = 1556K� ���
,�������� ������ �� �� �� ���� ���� ��� ��� ����� ����������� ΔTp =
[50, 100, 150, 175, 200, 250]K�
&%
![Page 60: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/60.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
3.2.3 Numerical constraints and setup dependencies
���� ���� ���� �� ����� �� � ������ ���������� ����� ��� ��������� ���
������� �� ��������� ������ �� �� ������ ������ ����� �� ���� �� ��������
���� �� ������ � �� � !"!# ���������� �� ����� ����� ��$��� � ��� ������� ����
���� ��� ���� %�� � ��� ��� %��# ���������� �� ��� ������ � ������� �����
�� � ��� ��� �� ������ ��������� ��� ��������� ������ �� �� &�� ������� �����
�� ���� ������ ��������� Tp �� �� ������� ��� � ��� ����� �� ���� � ����
��� ������� ��������� ��������� ��� ���� ���� �� �������� �� ��� ���
� ���� ��� �� ������� ΔTp ������ ������������ � ������ ���� �� '��� �������
(�� � �� ����� ��� �� ���� ����� �� ����� �� �� ��� � �������� ���� ��
����� ��� �� �� � ���� ������ �(���� � ��� !")#� *��� ������ ��� ������
�������� �� ���� �� ������ ���� �� ��� � ��� ��� �� ���� ��������� %����
� ������ ΔTp ��� ���� �������� ������� �� ���� �� �� ����� �� �� �� �� ������
��� ���� ��� ������� ��� ���� ����� ��� ��������� * ������� ���� �������
��� ���� �� 1019 Pa s ��� ���� ���� ������� �< 100 yr# ��� �� ������ � ������� ����
������ ��� �� ���������� ���� �� 50Myr �� ���� ��������� ���� ∼ 3months
�� ����� ��� ��� � �� ������ � ∼ 6months ����� ��� ��� ��� 6.5Myr �� ����
��������� ��� ���� �� � �� ������ ���� ��������� ΔTp = 250K�
3.3 Results
+� �� �������� � ������� ������ � ����������� �� �� ����� ��� ��� ��� �� ���
������� ��� �� ����� ��� ������ ��������� �� ���� ������ �� ��������� ���
�� ����� ��� ������ ������ ��� ��� ����� �� ������ � ������� ���� ������
��������� ������� *� �������� �� �� ��� ����� ����� �� ����� �� ���� ,� ���
����� ,�- � ,�. �� �� �� ����� ,��" � ,��) ��� �� ����������
3.3.1 Reference model for present-day subduction (ΔTp = 0K)
������ ���� �� ���� �� ����� �� ���� ,�"� �� ���� �� ��������� ��� � ��
�������� � ����� �� 3 cm/yr� ����� ��� ������� � �� ���� ����� ���� ���� ���
))
![Page 61: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/61.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
� 6 − 8 km ���� ����� ��� ����� ���� ��� ���� �� ��� ��� ������� � ��
��������� ������� ����� � ������ ����� �� ���������� ����������� ����� ��� ����
�������� ����� ������ �� ���������� ����� � ������ �� ��� �������� ��� ���
� �������� ����� ��� �� ��������� � ������������ 3 − 4 km � �� ���� ��!" �� ��
���������� ���������# ���� ��� � ��!"� ��� ��!"� ��������� ��� �� ����� ����� ������
!������� � �� ��������� ����� ��� � � ������� ��� �� ��� � ��� �� �����������
����� ������� �� ��� ����� ����� ��$%��� &���� � ���� ������ ���� ������� ���
�� ��������� ������ ������� ��� � ��� ����� ��� �� ���������� ����� ���
�� � ���� ����� ������ ����� ����� �� ���� '�� �� ����� ����� ����� � ���
�� ������� ��� �# �� �� ����������� ��� � � �� ���������� ����� ������ ������
��� ���� �� � ���� �� �� �� �� # ��� ������� �������� � � ��������� ������
����� ��$%��� (���� �����# ��� � ������� ���� ��� ����� �� �� ������� ���� #
����� ������� � ������ ���������� �� ��� � �� ���� )� �� �� � 10Myr �� ���
������ �� � ����� ����� ����� ������ ���� 8Myr ������ # �� ������ ����������
���� �� �������� ���� ��� �� ��������� ����# ��������� ��� ��� � ����� ��*�����
������ � � ���� ����� *�� ������ �� ��������� ��� ��������� ��� ����� ��
���� 9Myr� +��� ∼ 17Myr �� ��� ������ ���� �� ������ �� � ���� ����� �
���� � 90◦� �� ���� ����� ����� � �� ��� � ������� � � ��������� �� �� �
������ ����������# ��� ������ �������� ������ �� ���� ����������� ��������� �
, ������ ���������� � �� ������ ��� ��� �������� �� �� ������� �� ������ ���
���� �� �� � ���� �� ����� �� ��������� ������ ��� ��������� �� ���� ���� ���
��� � � �� ���������� ��������� ���� ∼ 18Myr ����� ������� ����� �����������
��� � �� �������� � �� ��� � �� �������-����� �� *��� ���� � ���� ��� ��$%���
+� �� ��� ���� �� �������� ���������# ��� � ������� � �� ��������� �����#
������� ��� �� ���������� ����� ��� �� ������� ������� �� �� ������ ��� ��� &����
�� ���� ������� ���� �20 − 25Myr�# ������ ��� ������� ��������� ��� ��������
������������ �� �������� ��������� � �������� �� � ����� ���� � ���� 100 km ��-
��� �� ��� ����� �. ����� �� ���������-��������� ����� ��� /���# ������� � ������
�� �� ��������� ������ + !���������-���� ��� 0��� 1��������� �!�01� �2����
��� &�����# %33�� � ������� ��� ����� ���� ��� ����� �� ������� ������� ���-
�������� ��� ������� ������ � �� ��������� ����� ����� ������ !��������� �� ��
������� ������ �������� �� � ���������� ������ ���� �� ������ �������# ������
���� � �� ���-����# ��� �� ���������� ����� ���� �� ���������� ����� �� ������
�'����/ �� ���# %3$4��
4�
![Page 62: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/62.jpg)
Time: 28.77 Myr
Time: 17.48 Myr
Time: 8.44 Myr
Retreatingslab
Slab window
TrenchSTEP
Arc
Partially moltenhydrated mantle
Rising fluids
Trench
c
b
a
ΔTp = 0K
![Page 63: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/63.jpg)
Time: 17.02 Myr
Time: 11.82 Myr
Time: 8.00 Myr
Trench
Entrainedlithosphereand crust
Slab drip
Partially moltenmantle wedge
Arc
c
b
a
ΔTp = 100K
![Page 64: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/64.jpg)
Time: 20.68 Myr
Time: 14.83 Myr
Time: 10.57 Myr
“Arc”
Planardripping
Cylindricaldripping Necking
Neckingc
b
a
ΔTp = 175K
![Page 65: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/65.jpg)
Time: 6.47 Myr
Time: 3.94 Myr
Time: 3.10 MyrSlab drip
Accretionary prism
PlanardrippingCylindrical
dripping
c
b
a
ΔTp = 250K
![Page 66: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/66.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
3.3.2 Influence of mantle potential temperature increase ΔTp
3.3.2.1 Variations in the retreating speed of the subducting slab and trench
0
10
20
30
40
50
600 100 200 300 400 500 600 700
Tim
e [M
yr]
Distance from overriding continent [km]
0 10 20 30 40 50 60-10
-8
-6
-4
-2
0
2
Oceanic subduction
Tren
ch d
epth
[km
]
Time [Myr]0
5
10
15
20
250 50 100 150 200 250 300 350 400
Distance from overriding continent [km]
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
0 5 10 15 20 25Time [Myr]
Continental collision
+250+200+175+150+100+50+0
a
b
c
d
������ �� ���������� � ���� � ������� �� ������� ΔTp� ��� ����� �� ���� � � ������ �� �������� � ��� ����� � ������ ����� ��� ����� �� ������ ��� ����� ���� ����� � ���� �� !�� ��! ��� ��! ��� ���� ����� " ���� �� ! �� � ! ��� ��!� ��! ��� � ! ��� ������ � ��� ���� ������ ��� ��� � ��� ��� ��� �������� ���� ����� ����#� ��! ��� ��! ��� ��� ����� �� ������� ��� ��� ����� ���� � ���� ����� �# ��� ��� ��� � ��� �� ! � ��� ��� ��� �������� ���� ����� ����#� $�� ��%� �� ������ ���� � �����# ��������
�� ��� �������� ���� ��� ������ ����� �� ������� ��������� ���� �������� ���
�� ������ ��� �� ��� �������� �� � ��������������� ��������� ���� ��� ���� ������
������ ����� ���������� �� ���������� ���� ��� ��������� ����� �� ��� ����������� ��
��� ��� ��� �����!���� ������" �� ��� �������� ������� ��������� �� 20−25Myr�
��� ���� �������� ������ ����� �� ��������� ����� ���� �� � ������� �� ��� ���������
���� �� ������ �� �� �� �#������� �� ��� ��������� ����� �$��� ��% �� &����' �� ���
��()*���
$����� ��% ����� ��� ���� ��������� ������������ ���+� ����� � ������� ���,��
-(
![Page 67: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/67.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
�� ������ ��� ������ �� ��������� ����� � ��� ����� �� ��� ���������� ����
�ΔTp = 0K� ��� ���� �� �� �� � 6 − 8 km ���� ������ �� ������ ������ < 5Myr
���� ��� ��� ���� �� ��� ����������� ������ ���� ������ �� ������ ���� ����� ���
����������� ���� ���� ��� ��� ���� ��� �� �� ��� ������� �!�������� ��� ������ ���"
������� �" � ����� �������� �� 50 km ������ ��� ����������� ���� �� ������� ��� ����
�� ��� ������� ������� ��� �������� �� ������� ������� ��� ��� ����� �� ��� �����������
������ �� �� ��� ����������� ���� #���� ��������� ��� !������" �� ������� �� ���������
��� �� ����� ���� ���� ����� �� ��� ����� �������" �� � �������� �� 600 km ���� ���
������� ������ �������� ��� ����
$����� ��� ΔTp = 50 − 100K ������ ��� ���� ������� ���� ��% ��� ��� ��� ���
����������� ���� ��� � !��" ������� &���!�� ��� ������ �� ��� ����������� ������ �����
�� ����� ������� ���� ��������� ΔTp ��� ���� '�� ���� �����!����� ��� �� ���� ���
��� ������� ������� ����� ��� ������ �������� ������ ��� ����� ΔTp ��� ����
$����� �� ΔTp = 150 − 175K ��� ���� ��!� � ����"�� ��������� �� ��� ������
�� �������� �� ��� ������� ������ ���� ��� ��� ���� $���� �� �� ΔTp = 175K
������� ���������� ����� � ��(���� ������ ����� �� 8 km �� ��� ����������� ������
��� ���� '�� ���)��� ���� ������ ����������" ���� �������� ����� ����)�� ���� ��
��� ����������" ���� ����������� �� ��� � ��)���� ������
��� ΔTp = 200 − 250K ��� *������+ �� ���!� ��� ��!�� ��� ��� ���� ���� ���� ���
��� ��� ��� ���������� )���� �� �� ��,-� '�� ������" ������� .���� �������
0 − 50 km ��� 350 − 400 km� �����" !������ �� ��� ����������� ������ �� ��� �����
��� ����� ���� �� ��� ��������� �� ��� *�����+/�������� �� ���� ����� �� ��� �������
������ ��� ����!� ��� ��� �����!� ����� ������� �����!������ ��� ���� �� ��� �����/
����!� ����� ��� ���� '���� ��, ��� ��� ��� ��� ��0�
&���� ΔTp ����� �� � ������ ������� �� ��� ������ '�� ������ ������� �� �������� �" ����
� ��� �� ������ ����� ������ ������ ���� ������� ��� � ��� �� ����������� ����� �����
������ ������ �(������� �� ��� �!������� ����� &���!�� ����� �� ���� � ������������
����� ���� ��������� ΔTp �� ��������� ������ ������ ������ �" ������� !�������
����!��"
�,
![Page 68: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/68.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
+ 0K + 100K
+ 250K+ 200K
Time: 14.54 Myr Time: 11.82 Myr
Time: 6.34 MyrTime: 9.17 Myr
a
dc
b
680
600
500
400
300
200
100
0
680
600
500
400
300
200
100
0680
600
500
400
300
200
100
0
680
600
500
400
300
200
100
0
km
km km
km
500560 400 300 200 520 400 300 160
500570 400 300 210 500570 400 300 210km km
kmkm
mafic/felsicterrain collision
mafic/felsicterrain collision
entrainedoverriding plate
entrainedoverridingplate
slab drip-off
rising fluids
rising fluids
bending slab
������ ��� ��������� �� � ��� ������ ��� ��������� ΔTp ���� �� �� ����� �� � �����
������ �������� �� � ���� ���������� �� ����� � �� ���� ����
3.3.2.2 Variations in slab geometry and behaviour
�� ��� �������� ��� �� �� ����� 17Myr � ��������� � ����� ��� ��������� �����
������ ���� ��� ������ ��� ���� ���������� ��� ����� �� � ����� ����� � 60◦ − 70◦���� ���� ��� ����� �������� ������ ��� �� ��� ���� ����� ������� ������ ��� ������
��������� ������ ������ ���� ��� ��!"���
�#
![Page 69: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/69.jpg)
Viscosity [Pa·s]
1e+19
1e+20 1e+22 1e+24
1e+25
+200K
+100K
+0K +0K
+100KTime: 7.21 Myr Time: 17.81 Myr
Time: 10.03 Myr
Time: 19.46 MyrTime: 9.48 Myr
entrainedlower crust &lithosphere
necking no weakening
entrainedlithosphere
separatedforearc
weakenedarc/forearc
startingslab break-off
e
dc
ba02004006008001000 670 500 400 190
680
600
500
400
300
200
100
0
340
300
200
100
0
340
300
200
100
0
340
300
200
100
0
340
300
200
100
0
km
kmkm
km km
km
km
ΔTp
ΔTp = 100K
80◦−90◦
∼ 11Myr 11 13Myr
20Myr 400 km
ΔTp = 200K
2Myr
300 km 9Myr
![Page 70: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/70.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
��� ��� ������ ����� � �� �� �������� �� ��� ������� � ���� B4h ���� ���� ����
��� ���� ���� ��� ������ ��� ��� ������� ��� ������ �� ��� ���� ������ ������
����� ��������� ������� �� � ��� ��� ��� ������ �� ���� ��������� ��� ����!� �"
��� �� ��� "���� �� ���!�� ����� ����� �� �������
��� ΔTp = 250K ��� ��� �" ��"� �# ��������� ����� ������� �� ��� �������
���� ��$��� %�� �� ������� ��������� ������ ��� ����� ������� ��� ���"��� �
���� �� � � �� ��� ��"�� ��� ��� ������� �� ��� �� 6.5Myr� &� ��� ��� ��
��� �������� ��� ��� ��� ������������� ��� � ������ "��� �� ∼ 160 km ��� ���
������� � ��"�� �� 150 km' �� ��� ������ ��� �������� ����� ��$� ��� ���(���
��������� ΔTp ��������� ���� �� �� ������� � ��������� �"���� ��� ����� ��� ����
���)���� ���!�� �� ��� ���� ��� *��� ������ � ����������� �����!�� �� �� ��
��� ��������� "�������
3.3.2.3 Variations in geometry and composition of the accretionary prism
&��� �������� ��� ���"����� �� ��� ����������� "��� ��� ������� �� �������
ΔTp� �� ��� +������,�� ���� �� �ΔTp = 0K�� ��� ����������� "��� ������ �� �
��� �� ���� �� ���!���� ������ �""�� ����� ��""�� �� � ���!���� ������� ����
���� ���-��� .� ������� ��"���� ��� ��������� ������ � ���"���� �� �������� ������
���!� ��� ���"������� � ������ ����"���� ����� ����� ��� ��� ��� "����� ����
�������� ��� ��������� "������ ���� ���-��� /�� ������ ���������� ��� �,� ��
��� ����������� "��� � ������� ��� ��� ��������� ������ � ������ ���� ���-���
.� � ��� ������� � ΔTp = 50 − 100K� ������ ����� ��������� ������� ���
� ������ "��� � ����� ���!�� ���� �� ��� ����� ��� ���� �� ��� ��������
�� � ���"������ "��!�� ���� "��!��0!� ��������� ������� ��� ��� ��� �������0
�� ������ ����� ��� ��� �������� ��������� ������ ��� � *�� �� ���"�������
����"���� ����� "������� �����1�� �� ��������� ������ ����� ��� ��������
��������� ����� ���� ���-��� /�� �������� ����� "������ ���"�������� ��� � ��
����� �� ��� � ������ "��� ����� �� �������� ����� ��������� ������� ��� ��0
���� ��� �������� �� ����� ���"������ "��!��� ��� ��� ��������� ������ �����
��� � ������ ��������� ������ 2��"���� �� ���� ��� � ���! ���������� ����
� ������ ����� ���� ������ �� ��������� ��� "������ ��� ��� ������ �����
���� ���-���
�3
![Page 71: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/71.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
+ 200K+ 200K
+ 100K+ 100K
+ 0K+ 0K
Time: 9.17 MyrTime: 1.89 Myr
Time: 17.02 MyrTime: 9.04 Myr
Time: 20.41 MyrTime: 4.44 Myr
exhumation ofoceanic crust
thick maficterrain
mafic/felsicterrain collision
serpentinitepockets
large sedimentwedge
serpentinitepockets
entrainedoverriding plate decompression
melting
wideningarc
hydrated crust
wedgechannel
channel
rising fluids
a
fe
dc
bkm540 550 450 270 km600 500 400 330
km500 400 300 230 km580 500 400 310
0
100
50
170
km
0
100
50
170
km
0
100
50
170
km
0
100
50
170
km
0
100
50
170
km
0
100
50
170
km
km530 450 350 260 km550 450 350 280
������ ��� ��������� �� � ����������� ���� ��� ����� ��� ��� ��������� ΔTp �� ������ �� ����� �� � ����� ����� �� �� ���� ������������ ��� ���� ������������� ���� �� �������� ���� �������� �� � ���� ����� ���� �� ���� � �� ���� �!�
��� ΔTp = 150 − 175K ��� ��� ����� �� �������� ������ ���� � ����� ����
�� ��� �������� �� ��������� �� �� ����������� ����� �� �� �� �� �ΔTp =
175K� ����� ��� �� �� ����� ���� ��� ������ �� ������ ����� ���� ���� �����
�� �� �� ����� ����� �� �� � ������ �� �� ����������� ���� ����� ������
���� �� ����� ����� �������� ���� �� ������� ����� ���� ������� � �����
��������� �� �� �� ����� ����������� �� �� ��� ���� ���� ������ �������
�� ����!��� � ������� �������� � ����� �� �� �� ��� "��� � ��� �� �����
������� � ����� ������ �� ���� ����� ������ ���� �� ��������� �����
���� ����
##
![Page 72: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/72.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
�� ��� ��� ������ ����� ���� �� ������� �ΔTp = 200 − 250K�� ��� � ��� ��
����� ����� � ���� ���� �� ��� �� ��� ������ � ��� ��� ���� ���� �������� ������
���������� ���� ���� ���� ���� � �� ���� 2Myr� ��� ��� ��� ���� �� ��� ���
� ������� ��� ���������� ��������� � ���� ����� 40− 50 km�� ��� �������� ��
����� � � ��� ��� �� ����������� �� ����� ����� �� ���� ��� ���� ���� ���
��������� � ���� � � �� ������� ��� ��� !�"#��� ����� 9Myr ��� $�����% �� �
����� ��� �� � ������ ��� ������� �������� � �������� ��������� � � �� ���
��� ��� !�"#��
3.3.2.4 Variations in geometry and composition of the forearc region
&� ��� ������ � � ���� ��� ��� ��� ������ ��������� �� ���� ��� � ��� ��
��� ���� ���������� � ��� !�"# �� ���� �� ���� � ��� ��� ���������� �� ��
� ���� ���� ���� ��� ���������� ��� ���������� �� �� �� �� ����� �� �� ���
���������� ���� ���� �� ��� ������� � ���� ��� �� � �� �� ������� � �����
∼ 13Myr �� ��� ���� �� ������ � �� � ��� ��� ��� ���������� �� ��� ������� ��
���� �� �� ������� ��� ��� �� ��� ��� !�""� �� !�"#���
�� � ����� �� ���� ����� ���� ΔTp = 100K� ��� �� ���� �� ���� ����������
�� ����� ���� �� ��� ���������� �� �� � � �� ������� ��� �� � � � ��� � �� ��
��������� ��� ��� !�"'�� !�""� �� !�"#� ��� ��� ���� (����� ��� ����� � ��� ���
����� �� ���� ��� ���� ����� ���� � ���� ��� ��� � � � ��� !�"'��� ���
�� ��� ��� ������� � ��������� �� ��� ���� �� � ��� !�""��� � ��� � � � �� �� ����� �
�� � ��� ��� ����� ���������� ��� ���� ��� ������� � � ������� ��� ���������
�� ���������� �� �� � ��� !�)#� �� !�"#��� ��� ���� �� � ������� �� ����� ��
������� ����� ��� �������� � � �� � �� ���� � ��� !�""���
�� ΔTp = 175K ��� ���� �� ������ � �� ����� �� ����� *��� � �� ���� ���� ��
�� ����� ���� ���� ������� ������ �� � ��� ��� ����� ���� ����� ����� ��� ��
� ��� !�+� �� !�+��� (�� �� ��� � � � � ����� � ��� �� )������ !�!�#�"�� �� ��� �
�� � ����� �� ��� ���� �� ������ � ������� �������� �� ����� �� ��������� ���
� ����� �������� � ������ ���� ������� � ����� ���� ����� ��� ����� ���� ��
������ � ��������� $��������% ���� ��� ����� �� ��� ���� � ��� !�), �� !�+��
,-
![Page 73: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/73.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
3.3.2.5 Variations in arc and backarc region
�� ��� ����� ��� ���� ����� �� ��� �� ����� ��� � �������� ��� ��������� ������
����� ���� �� ���� ��� ������ � ��� ��� ��������� ������ ���� ��� ������ �� ����
��� � �� ���� �� � �������� ������� �� � ���� ������ ���� �� ����� �������
��� �!�������� ������ ���� ���������� ��� �� �� ����� �� ������� �������� ���
"�� ��� #�� � $ ���$ %�� ������� �������� �&� ����� �� ��� '(�) ��� ���������
�������� ������ ������� ������� �� ��� ���������� ���� ��� ���� *������� ���������
������ ������ ���������� � �����!��� � ����� �������� �� ��� ��� ����� ������
��� ��� ������� �� ����� ��������� ��� � ������ ��� ��� ������ ����� ���(���
"�� � ������ �������� ���� �� ��������� ��� ����# � ��� ���������� �� ��� �!���
������ ������ �� ��� ���� ��� +�� ��� ������ �� �� !������� �� � ��������� ��� ��
����!�� ���!� ��� � ������ ��������� ������ ������ ������ ���� ��� �� �����������
� �� ������������� ��� !��������
�� ��� ,������-��� ����� �������� ���������� ��� ��������� !�� �� �� ���������
������ �������� ������ ��� ���� ��� ��� �� ���� 100 km ���� ��� ������ �� � ������
������� ����������� ��� �� � �� ��� ���� �� � ���� ����� .��� � ���� ��� ��
�� �� �� ������ �� � � ���� ��� ������� � ����� � � ��� ��+��� ������ ���
����� ��)���
/��� ��������� ΔTp ��� ��� �� �� ������� ���� ������ ���� �������� ������ �����
������ �������� &��� ��� �� �� ��� � ����� ��������� ������ ������ ������ ����
��� �-� ��� !�� �� ������� ��������� �� ������ �������� �� ��� ���� � ��� ��
��������� ������ �������� ������ ����� ���� ��� �� ����� ��� ��� ��� ���� ����
��� ������ ���� ������� ��� ������� ����'��� ���� �� � �� ������� ��+��� ��� ����
����� �!�� � ���� ������� "�� ���#��� ������ � �%������ ��� � ���#�������� ����
���� � +���� �� ����� ����!�� ���� ����������� ������� �� ����� ������������
�� ΔTp = 100K � 80 km ��� ������!��� ����� ��� �� � � ������ �� ��� ������
����� ���'���
��� ���� ΔTp � ����� ���� �� ��������� ������ ������ ���� ���� ��� ��� ������
����� ������ ���� ���� �� � ������������� ��# ��� ��� ��� ��� �!�������� �����
��� ��� ��� ��� ���� ��� ��� ��������� �� ����� ��� �� �� !������� ���#� /���
�!�� ��������� �������� �� ��� ��� ��� �� ����� �� ����� �� �ΔTp = 175K� ��
����������� �� ��� �� � �� ����� �������� ��� ��������� ������ ������ � ����!�� ���
)0
![Page 74: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/74.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
��� ����� � ���� ���� � ���� � �� ����� ��� ��� ������� �������� ���� ������
�� �� �� ��� �ΔTp = 200K� ��� ����� ���� �� ���� ��� �� ���!� �� �� ��� ���
���� �������� �� "�������� ����� ��� � ���� ��� ��� ������ � ������ �����# �#
� ���� ����� � ����� �� "���� �$������ �� ������ ������� ������� ��������
����� ��� � �� ��� ���
%�� �������� ΔTp ������ ������� � ��� ������� ��� "�� ��� ���� ��� �"��� ���� �
� �� ����& ���# ���� � �������� � 8−12 km ��� ��$��� �������� �� ΔTp = 100K
����� ���'�� ���' �� ���'��
3.3.2.6 Relationship between fluid-fluxed and decompression mantle melting
b
a
dry decompression melting
fluid-fluxed melting
+250+200+175+150+100+50+0
0 5 10 15 20 25 30 35
Time [Myr]
0
1
20
1
2
3
4
5
6 x 107
Mel
t vol
ume
[km
3 ]
������ ��� ��� ��� ����� �� �� �� � ΔTp = 0− 250K �� �� �� ������ ��� �� � �� ������ ����� ����� ��� �� ��� �� �������� �� ��� ����������� ��� ��� � ���� ��������� �� ���� ������������ ��� �����!�� ��� "� �� �� �� ����� �� ������ �� ��� ����� ��� �� ��� �� �������� ��#���#�$�� ��� ��� � ���� ��������� �� ���� �������� %�� ��� ��� ���� ����� ������ ��� � �� ���������� & �� ����� ������ �� ������ ������ �� ������ ��� ��� ��� #��� � ����� �� ���� �����
����� ��� ��� (����� ������ ��������� ���� ��� �# ��� �� ���� ��� )*�$�
������ ��� ���# ����� � �# ���� ������� �� ������ ������ �� "�� �������# ������
�� ��" � ��� ������� ���� ���� ���� �� � ��������� ������ � ������ +� ���� �
,
![Page 75: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/75.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
newly formed crust
0 5 10 15 20 25 30 35
Time [Myr]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4 x 106
New
ly fo
rmed
cru
st v
olum
e [k
m3 ]
+0+50+100+150+175+200+250in crust
������ ��� ��� ����� ���� �� ����� �� ���� ����� � � ��� ����� �� ��� ���� �� ���� � �����
�� �� ��� ����� �� � �� ���� ΔTp = 0−250K� ��� ���� �� ����� �� ���� ������ ����� �������
�� ������ > 50 km �� ���� � ������ �� ��� ������ ������� ��� �� �� �������� � �������� � ������
�� ���� ��� �� �� ��������� ��� ��� ������ �� ���� � ���� �����
���� ������ �� ��� � ��� � ���� ���� ��� �� � ∼ 10Myr� ��� ������ �����������
����� ��� ��� �� ������� �� ����� ��� � ���� ��� ����� ���� ΔTp � � �� ���������
������ ���ΔTp = 200 �� 250K ����� �� � ����� �� �� 10Myr �� �� ����������
�� ����� ���� �������� ����� �� �� ��� � ��� � ���� �� ������ �� ���� �������
� ������ ������� ��� ���� �� �� ������������� �������� ������������ �������
� ��� ������ �� ������������� !���� �� ��������� �� � ���� �� �� ������ � ���� �
�� �������� ��� �� ����������� ���� ���� ���� ��� � "�� �� �� ������� � �
�� ��������� #���� �� ������ � "���� �� ��� �� ���$� �� � �� � "���� ��
��� ��� �� ����� � � ���� ������ ���� ����������� %�� ����� ���� ΔTp �� ������
�� �� � ��� � ���� ������� �� �� ���������� ����� ��� ��� ��� �� ������ ����
�� ������� ������� �� ���������� ������� ����� ��� �� ��!�� �� ����� �� � ��� ��
������ �� � ���� ����� ��� ���� ���� ���� �� �� ��� ���& � � ���� ����� � ��
���� �� #����� ���� �� ���'$� ��� ����� ��� ������ ��� �������� �� �� ����������
�� ��� ����� ��� �� �"���� �� �� ������������� �������� ���� ∼ 12Myr �� ��
� ��� � ���� ������ ����� ��� � �� ��� ��� �� �� � ���� ����� ���� �� �� ��
������� �� �� � ��� �� ������ � ���� �� ���������� ��� �� �� ���������� ���������
������� #��� ���� ���� ���(�$� ������������ ������� �� �� � ���� ����� � ����
�� �������� ��� ΔTp = 0K �� �� ��� ��� ����� �)��� � ΔTp = 50K� *������
��� ����� ���� ΔTp� �� �� �� �� ������������� ������� �� �� � ���� ����� ��
+,
![Page 76: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/76.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
�������� ��� ��� ��� ��� ΔTp ≥ 150K� ������������� ������ �� ��������������
����� ��� ������ � � ���� ��� ����� ���� �� ���������� ������ ����� ������
�� ��� ����������� ����� ���! �"�� ������ �� �������� ��� ������ ������ ����
������ �� ��� �� ��� �� ������ ���� �� ����� ��� �� ��������� ΔTp� �������������
������ ���������� ������ ���������� ���� ���������� #� � �� ΔTp = 50− 150K
�� �� ��� ���$��� �� ��� ����� ���� ��� ���� �� ��� ��������� �� � ���� ��� ��
��������� ����� �� %������ ����&�'� ��� ΔTp = 150 − 250K ������������� ������
������ ���� ��� ������ (#) ������� ��� �"������� ����� ����������� ������� ������
��� �� ��� � �������������� �� ��� ����� ��� ���������
3.3.2.7 Variations in volume and composition of newly formed crust
*��� ���������� ΔTp ��� ������ �� ���� ��+, ��� �� ���������� ������ ����� ��
��� �� ������ ������� ����� �������� ���� ����� ������ �� ������ �����
������������� ������ ������� �� ��� ���������� ����� ���� ����� ��+�� ��� ��+,�� -���
����� ����������� ������� ����� ��� �� ������ ��� � ����� ��� ΔTp > 50K ��� ��
��� ���$��� �� ��� ����������!������ ���� ��� ���� ����������� ����� �������� ���
�� � ���� ����� �� �� ������ ������� ���. �� ��� ��� ��� /���� ������� ��� ����
������ �� �� ����� �� ����� ����������� -��� �� ���� ��� �� ���������� �� ��
������ ����� ���� ���� ��+,� ������ ����� ��� ��� �� ��� �����$�� ������� ����� ����
������������� ������� ������� ���.� ��������� ����� ��� ���������� ������� ����
�� ���� ��+, ��� ������ �� ���� �� ������ 12−15Myr ���.� ��� ����� �� ��� ��������
���� ���� ������ �� ����� ��� ��������� ���$��� �� ��� ������� ��� ���� �� ���
������� ���� -�� ��0������ ��� ��� � ���� ��� � ������ ��� �� ���� ��+, ��������� ���
������ �� ��������� �� ����� ��� �� ��� ��� ��� ����������ΔTp� #� ��� �������� ��
���$��� �� ��� ���������� ���������� ����� � ��� ������� ���� �� ����ΔTp� ��� ��
��� ���� ������� ������� �� ����� ������ �� ��� ������� ���� ��� �� ��� ������ ���
��� ���������� ������ ��� ���������� -�� ��� ���� ����������� ����� �� ��� ��
��� ΔTp = 200 ��� 250K ��� ����� �� �"������� ���� ���!��������� ������!���
���������� �� ����� ���������� #�� �������� �� ���������� �� �� ������ ����� ���
��������� ��� �� �������� �� ����� ������ ��� ���� �� ������� �� ��� ������� ����
���� � � ����� ���� $��� �� ������� �� ��� �� ������ ����� ������ ���� ��� ����� ���
���� �� ��������� ��������� �� ������� ����� ������ ���� ��� ��+,�� ����� ��+� ��� ��+,
���� ���� �������� �� ����!���������� ��� ���� ���������� �� ������� ���� ����������
12
![Page 77: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/77.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
3.3.2.8 Variation in structural behaviour of the crust and mantle lithosphere
+0K
+200K
+100K
buckling plate
bucklingpassive margin
necking lithosphericdrips
Time: 12.56 Myr
Time: 8.31 Myr
Time: 11.82 Myr
c
b
akm1000 900 800 700 600 500 400 320
0
100
200
260
km
0
100
200
260
km
0
100
200
260
km
������ ��� ��������� � �� � ����� � ���� ��� ����� ����ΔTp �� ���� �� �� ������ � �� ��������
������� �������� � �� ����� ����������� �� ������ � �� ���� ����
�� ��� ��������� ���� ��� ������ ��� �� � ���� ������� ������� ��� ����� ������
������ �� ������� �� �������� ΔTp ��� �� ���������� ����� ���� �� �������� ��
��� ����������� ����� �� ��� ��������� ����� �� ��� ������� �� ��� ��������� �����
����� �� ��� ��������� ����� �� ΔTp = 100K � ������ �������� �� ��� ���������
����������� ����� ��� �� ������� ����� ����� ��� ������ ������� ����� ����� �!"�#�
�� ΔTp = 150K ��� ��������� ����� �� �������� ������ ���� ���� ��� ��� ���������
���� �� ��� ����� ����� ������ �� ��� ������ $� ���� ��������� �� ������� �� ΔTp >
150K� %��� ���������� ����� ���� �� � ���� � �� ���� �������� ���� �� ��� ������
�� ������������� ������ �� �������� �� ��� ������������ �������� ������ ��������� ��
���������� ���� ������ �&�� �&� �� �'�#�
(!
![Page 78: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/78.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
������� �������� �� ��� ����������� ������� ���������� ����� � ��� ������ �� �����
�� ��� ������� ������� ��� �������� ������� ����� �� ���������� ����� �� ���
�������� ����� ����� ������ �� �������� � ��� ������ ������ �� ��� ����������
���� ����� ������� ��� ��������� ΔTp ��� ���������� ���� �� ��� ������� ������
!��� �� ������� �� �� ���������� ����� ������� ��� ΔTp = 150K �� ������"
��� ������� ���������� ������ �� �������� ����� ��� ���� ��� ������" �������� �
���������� �������� � ��� ����� ����������� ��� ���� ��� ���� ���� ��#���
$� ������� ����� ���� �� �������ΔTp > 100K ��� ��� ��� �� % ��� ����� ��#� % ����
�� ΔTp = 100K� �� �� �� ������� ���� ����� � !��� � ������ ������ ���������" ���
����������� ������ �������� ������ �� ��������� ������ ����� ��� ��������� ������
������������� ������ ������ ������ ��� ���� ������ ��& �� ������ '� ���� �����
��� ����� ���� ������ �� ���� ����� ��#�� �� ��� ��� ����������� ������� ����� ��
�(������� ������ ���� ��� ��������� ���� ������ ������ �� �� ������� �� ����
���������� �� ����� ������ �� ���� �� �� ��� �������� �� ��������� ������ $�
��� ���������� ������� �� ��� �� � �� ����� ���� ������� ��� �� ���� �� �������
����� ��� ���� ������ ��#� �� ������
'�� � ��� ����� ������ �������� ��� �� � ����������� ������������� ���� � ���
����������� �� ������ ΔTp� ��� ΔTp ≥ 150K ����� ��������������� ��� ���� ����
�� ����� ������� �� ������������ ����������������� ���� ����� ���� �� ������
������ ������ ������������ ����� ����������� �� ���� ������������ � ������
�������� �� ������ ���������� ���� ������ ��&" ��) �� ������
3.3.2.9 Variations in the mantle flow pattern
��� ������� ������ *�� �������" �� ������� �� ��� ���������� ����" �� ���� �������
+������� *��� �� ������� ���� ��� ��������� �� ������ ������� ��� ���� ������
����� ������ ������� ��� ����� � ��� ���� ���� ������� ������ ����� ��� ����� ���
������ ���������� �� ��� ���� � ��� ���� ��, ������ ���� �������� ��
���� ����� ��� �������� ����� '���������" ����� ��������" � ������� *��
����� ��� ���� ��� �� �� ��������
-�� �� ��� �(����� ������� ������� �������� ���� ���� ��� �� #����� .���" �����
�� �ΔTp = 50K� �� �� �ΔTp = 100K� ���� �������� �(����� �������� ��������
�� ���� ��� /������ ��0�� ������� ��� ���������� ��� �������� � ��� ������
1.
![Page 79: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/79.jpg)
+200KTime: 8.91 Myr
+50KTime: 7.98 Myr
Poloidalflow
Small-scale convection
Poloidalflow
b
a
km1000 200400600800 00
100
200
300
400
500
600
680
km
0
100
200
300
400
500
600
680
km
ΔTp = 50K ΔTp = 200KΔTp 100− 300 km
![Page 80: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/80.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
��� ΔTp > 100K ������� �� �� � ����������� �� ��������� ��� �� ��� ����
������ ��������� ��� ������ �� ��������� �� ����� ���� �� �������� ����
����� ������ � ��������� ��� ��������� ΔTp� ��� �� �� � ��������� � ����
�� �� ����� ��� ����� � �� ������� ∼ 300 km �� �� ��� � ����� ��� �!�
3.4 Discussion
3.4.1 Geodynamic regimes of subduction and lithospheric dynamics innumerical experiments
"� �� �� ������ �� �����#�������� ���� ��� ������� ��� ���� ������ ��� ��
������ �� ����� ���������� $������ � ��� � �� %�� �� ���� �� �� ��� �����#
���� ��� ������� ������ ��� ������ ��� ������ ���� ����� ���� &����������
� ���# �� ������ �'���� � � �� ()�*! � �����#��� �������� ��� � �� ������
��� ���� �%� ��
3.4.1.1 Regime I: Present-day subduction ΔTp = 0K
��� �� ������ � ��� � � ��������� ��� ��� �����#��� �������� ��� +����� �����
��� ���� ��*! ��� ��� ������� �� ������� � ��� � �� ��,���� ��� ���� �� -���
�� �� $��� ����
3.4.1.2 Regime II: Dripping subduction ΔTp = 50− 100K
��� ����� ������ � � ���� ��� �� � �����#��� �������� ��� � �������� ���#
� ��������� �� 50− 100K �� ����#�� � �������� ����� � ������ �� ��
��� ������ � � �� �����#��� ��� � ��������� ��� ���� �� ��� �� ��������!�
$������ ���� ��� � ��� ��������� �� � �� ���%���� �� �������� ���������� ���
� ���% ��� �� �� �������� � �� ����� ���*�!� �������� �� �������� �� �� ����
��� �� �� ���������� � �� ����� ���)�!� ��������� � ��� ��� ����#�, ���� �� �� ��
����� ���.!� �������� ���%��� �� �� �� ����� �����! ��� ����� �� ��� �� ����� �
�� �� ���������� ����� ����!� /���#�, ���� �� �������� �� ��� ���� �� �! ���
0
![Page 81: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/81.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
����� �������� ��� � ��� �������� �������� ���� � ������ � �� �� �����������
��� ���� ������ ���� ��� ��� ��� ������ ������ ����� �������� � ������� ����� ������
��� �� ��� ����� ��� �� ���� � ��� ���� ��� �� �� �����!� ������ ���� ��� ���
���� ��� � �����"�� � ��� � � �� � ��� #� �# ������ ���# ��� ����� ���� �
���� ��$��� %�#�!�� #�� � � � �� ��� ��� �� ������ ������������ ���� ���� ��������
���� ��� ���� ��� ��� ����� ��� � � ��� ��� �� ����� &��� ��� ����� ���
�����!� �� !� %� � � !� � '��� �())�� � *��� � !� %� � �()�(��
�� �� ���� ������ +����� � �������� , �� �� �� ������������ �� � ����� ��������
-� � #���� �� ��� !��� ������ �� ����� ���� �������� ��� #��� ������ ���� ����
��� ��� ��� � ������� ��� ���� ���� .� %� � � !� � '��� �())�� �
*��� � !� %� � �()�(� ��� #��� �� �� ��� +������� �������� , #��
���� �����!� ������ ��� ���� ��� � �� ������ �� ���� �� �� ��������� �������
���� ��� �����!� ����� � �������� ������ ��� �������� �� ������� ��������
�� ��� ���� ������
3.4.1.3 Regime III: Transitional mode ΔTp = 150− 200K
/ � ���� ������0 ����!� �������� �� � �� �� ���� ��� ����������� � ������ ��
ΔTp = 150 − 200K0 ��� ����� �� ������� ���#� ���� ���� ��1� ���� �������� �� ����
����� �2����� � ��3���� � ��3���(� �� #� �� ������ ����� ��� �2����� ��3���3��
/ ���� ��� ����� � ���0 ��� ��� ��� ������ �� #�� � � �� �� !��� ����� ���
��� ��� �������� � ������� 0 ������� �� ���� � ���� �� ����� ��� ��� ��������
�� � ���� 4� ΔTp = 200K ����� ��� ��� �� ���# � &��� ��2� � ����� ��2$
� ��25� ��� ������� � ��� #���� �� ����� � �!� ���� ������� � ���� �
� �� �� �� !����� � ���� ������ ��� 4���� �� #��� � ������ � �����������
��� �������� ������� �����!� ��#������ ����� ��!���0 �66(� � � ������ �� ����
������ � �� �!����� � �� �� ���������� � �#�� �� �� � �� ����� ������ � ���� �
� �� ��� �������� �������� &��� ��� �� � � ������ �� �#����� �������� �� ���
�������� -� �0 ������ ��� �������� ����������� ������ ��2$0 ����� � �������
&�� �#� ����� ��������� �� !����� ���0 ����� � �� ��� ��� � ����� ��� �� ��� ���
�� �#�� �� �� ����������� ����� ���5��0 ���� �� � �� � ������ �� ������ �����
�� !����� ��� ����� � ������ ���# ��� 74' ����� ���5��� &���� �� !����� ��� ���
!��� � ������� ��� � ��� ��� ��������� #��� � ������ �� ������ � ������ ����
5$
![Page 82: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/82.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
����������� ������� �� ��� ��� �� ��� ���������� ����� �� ��� ��� ���� �
������������� ������ ����� ���� ������� ��� �� ���� ��������� �� ���
���� ������ �� ��� ���� ���� � � ������
3.4.1.4 Regime IV: Plume-lid tectonics ΔTp > 200K
��� ����� ��� ����� �� ��� ����������� �� ΔTp = 200K �� ������ �������
� �� ��� ������� ��� ��� � ����� ����� �!�� ������� ���� ��� ��� ��"��
# ���� � �� ����� � �!�� ������ ���� ��� ��! ��� ���� �! � �� � � ���
���� � �� ��! �� ���� � �� ��� ���� ������ ��� ��� ��� ���! ������ � � �
������ �� ��������� ��� # �� � ����� � � �� ��� �� ��� �� �� ����� � ���
��� ���� �$�� �� ��� � �� ���! ������ �� ��� ������ ��%� �������� ���� ���
��� ��"� ��� ��� ��� ���&'�� (��� � � � �� � � ��� ���� ���� �� ������! ���
��� ���� � ���� ��� ��! � ��� ������� � ���� � �� ��� ����� )�� ���� ��
���� � �� ��� ���� �� ��� ����� � � ����� �� ��� ���������� ��� ������� � �
����� ��� ���������
*� ����! ��� ������ �����! ���� +����� ����� �,� +����� �� ����� �, ��
+���� ��� �����,� �� ��� �������! ����� �-����� � &.."/ ����� �� ���� 0''�/
-��1����� 0'&2� � � �������� �3���� �� ���� &..2/ 4�� � �� ���� 0'&2/ ��� 5� �� ����
0'&2/ 6��!� �� ���� 0'&�� �! ������ ������� 3� 7�� � �� � �0'&&� ��� �������
� ���! ���� �� ������� ����� �� ������ ��� ���� ������ �� ��� ������� ��
��� 8������� 6��� �� � ���� ����� ����� � ���� � ��� 9�� :����� *���� �
;���� �������� 3� 7�� � �� � �0'&'� � � -�� �� ��� �&..&� ��� � ����
����� ��� ��� <���� 8���� �� ;���� �������� =��� � ���� ��� ��� ��� � ��
�� ������� ��� �! ��� ���� ����� �� ����� � ��1��� �� ���� 0'&�/ 6��!� �� ����
0'&��� # �� ������� ��� �� �� �� ���� �� ��� ���� � ��! � � ������� �����
����� �� � � % � ����� ����� � ����� � � ��� �� ���� ����� ����� � ��
����� �� ����� �� *�� ���� � ��! ����� ����� � ��� ���� ���� ��& � � ��0�
������! � ������ ��� ������ ������� �� ����� �� ����� � ��1��� �� ���� 0'&�/
6��!� �� ���� 0'&�/ ����� � � 6��!�� �����
>>
![Page 83: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/83.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
1024102210201018
Viscosity [Pa·s]
0
100
200
300
400
500
600
700
Dep
th [k
m]
102410221020
+250+200+175+150+100+50+0
ba
������ ��� �������� ������ ����� ������ ��� � �� ��� ��� ��������� ��� ��� ������ ��������� �� ΔTp = 0−250K ���������� � ��������� ��� �� � �� ��� 4.4Myr� 3.1Myr� 3.2Myr�3.3Myr� 3.2Myr� 2.8Myr� 1.8Myr �� ΔTp = 0, 50, 100, 150, 175, 200, 250K ��������� ��� ����� ���� ��� � ������� � �� ���� � �������� ��� � ���������� � �� ���� �� �
3.4.2 Linking temperature and plate strength
��� ���� ������ ����� � ������� ������ �� ����� ����� ��� � �� �����
������� �������� ����� ��� �� ����� ������� �� ������� �� �����
������� ��� ���� ����� ������ ��� �� ������ ������ �������� �� ��
�� �� ��� ���� ����� ������ � ��� ���� ����� ��� ������ � ���� ��
������ �� ���� ����� �� �� �� ������ � ���� �� ���� ��� �! ����� ������� ��
�� �� �� �� ��� �� ����� ��� � �� ��� �� �������� ����� �� ��� ��
"
![Page 84: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/84.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
�� ��� ����� ���� �� ���� � ���� ����� ������� ����� ���� ������� ��� �� ���
����� ������� �������� �� ������� ����� ������������ ��� ���� �� ��� ����������
������ �� ���� ���� �� ����� ���� ������ �������� ��� ������� ������� �
������� �� ��� ������ ������ ����� �� ���������� �����!���������� �� ����
�� ������ ����� �� ����� ����� � ���"���� �� ������ ��� ����� �������� ��
������� ����� �� ������� �����!����� ������������ �� �#��� �� ���� ��
�������� �� ��� �������� ����� ����� �� ����� ������������� ����� �������
����� � ���� ������ ��� ������� �������� ������� ���� ���� ��� ���$���
3.4.3 Consequences of wide-spread mantle-derived magmatism
%�� ������� ����� ������ � ��� �� ����� ����� ���� �� ��������� ��� ������� ��
������ �� ������� �� &����� ��� �� ��� ���� ���� ��� ����� ����� �#�������
������� ���"�� �� ���� ���� �������� ������� �� ���"�� ����� ����� &�����
������ ��� ����� �� ����� ���"��� ������ ��� � ������ ���������� ����� ��
�� ���� ���� ����� �������� �� ���"�� ��� �������� '��� �� �������
������ �������� � �������� ������� ���� ���� ��� ���$�� ���� �� �� ����
����� �����!����� ������ �� ���� ��� ������� '����
(����� ����� �� ������� �������� ������� � ����� ��� ����� ������� �����
�� ���� ���� ������ ����� ������ � ��� �� ������� ����� � ������������ �!
������� )���� ������ �� ������ ���"� ������ � &��� ������ ����� � ��� ��
� ���"��� ������� ����� ���� �� � ������� ��� ����� �*���� �� ���� $+�,-
���.�� �� ���� $+�,�� ����� ��/� ����� ������ �� �" ��� �� ��� ������ ���!
�� ����� ���� ��� ������ �� ���� �� ����� ���� ��0� �� ���$��� �� ������
����� ����� �� ��� ���� �� ��� ���������� �� � ������ ����!��!"��� ���������
�(� 1�����"� $+���� �������� �����!���� �� ������ ��� ��� ����� ������!
����� ��� �� ����� ��� �������� �������� ������� ���� ��������� �������� ��
�����!������ ���������
�� ����� ������� �� ����� ������ �� ����� ������� ����� ���� � �����
����� �� �������� ������������ ����� �#������� ����� � ��� �� ���� � ��
� �������� ����������� 2������� ��� ��������� ���������� � �� ������ ���� ���
Tp ������ �� ���3����� ���� �# �� ��� ������ �� �������� � ����� &��
�� ���� ����������� ����� ���� ��� �������� ���� �� ����� �� ��������
40
![Page 85: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/85.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
������ ����� �� ��� ������
3.4.4 Formation of small plates
������� ��� ������� � �� �������� ��� ����� ��� ������ �� ������� �� ����
���������� ������� � �� ����� ��� ���� ���� �� ���� !�"!� ��� !��#�� �� ������ ��
� ������ ��$������� �� ������ ������� ����� ��� ���� ��� ������ �� ����
������ �������� ������������ %� ���� ΔTp ������� ����� �������� ����� ��������
���$ �� �������� ��� ��� ���� � ������� � �� ����� ���� ���� �� ������
$���� � ���� !�"�� ��� !�"&��� '�� �� ����� ������� �������� � ��� !�!�� ���
���� �( ��)� ��� ���� ������ �������� �� ����� � ��� ��$������� �� �� ���� ���
���� ���� ���������� *��������� ���� ���������� �� +������ ���� � ��������
������� � ������� ������ $�� ���� ΔTp �"�)�� �� ��� ������
3.4.5 Slab break-off and initiation of cold downwellings
����� !��, �$� �� ������ � �� +��� ���� �����-. � ������� $�� ��.�����ΔTp� %�
�������-��� ������ ����������� �� ���� ��� ������ . ����� ���������� �������� �
�� ��������� ΔTp �� ������� ���� . �� � ����$�� ���� ��������� �� ����� � ��������
���������� %� ΔTp � 200 �� ���������� ����� ����� . $���� < 4Myr � �� ��
�� �� ������ �� ������ ��� �����-����� ��������� �� ��� � ����� ��������
� �� �������� �� ΔTp = 100K �� ���� �������� �� �$���� �� ����� �� ���� �
��������� ���� /���� ��� 0��� ������ 1�� /���� ��� %���� ������ �$�� ��� �
$������� ���� ����� � � ����� ���� ����� ���$��� ���������� ������� ���$��� ����
�����-.� �� ������ � ���� ������� ��� ������� �� ��� �(������� $���� � $�������
���� ���� /���� ��� %���� ������ �������� ��� /���� ��� ��� ��� 2��� ����,�
�$�� ��� �� ���������� ΔTp ��������� ������ ������ ��� ��� ��������
%�ΔTp = 150K ��� ����� � 3������-����� ������������� ������ �� �� +��� ���� ��
�� �� ���� ��� ��� �� �� ���� � �� �������� � ��� !��,�� '�� ������ ����������
ΔTp �� ������ � 4.-����5 3�-������������� ��������� ������ �� ����� � �� ����
��������� $��� �� ���� ���� ����������
&6
![Page 86: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/86.jpg)
0 50 100 150 175 250200Increase in mantle potential temperature [K]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Mod
el ru
n-tim
e [M
yr]
Plume-lid tectonics
Transitional mode
Dripping subductionPlate tectonics
B0 A0 B1a B1b A1 B1c B2a B2d A2 B3d A3 B5b A5 A5b B4a B4d B4e B4b B4f B4g B4h A4 A4a A4b A6
- Off-slab RT-instabilities- Slab necking- Onset of collision
tmax
∼ 20Myr
3.4.6 Factors inhibiting the subduction process
ΔTp
![Page 87: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/87.jpg)
ΔTp � 200K
3.4.7 The onset of subduction
Eclogitedrip
Small-scaleconvectionarea
Crustalconvection
![Page 88: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/88.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
����� ����� �� �� ������� ����� ��� �������� ���������� ��� �������� �� � ������
��������� ���������������� ��� �������� ������� ����� ��� ����� ���������� ���
� ������ ������ �� �������� ������ ������ �� ���� ����� ����� �� ���� !""#�
��� $��������%� !"��� &���'��� �� ���� !"��(�
)�� ���������� ΔTp �� ��������� ��� ����� ���������� ��� ��� ������� ������
��������� �� ���������� ��������� *�� �������� ������� ��� ������ ��� �� ��������
���+����� ������ �� �� ����� �� ����� &����� �������� �� ΔTp ���� ���� �� � ��������
��� �� ���������� ���� �� ������� ����� ������� ������� �� ����� � ��� ������ ��������
�������� ������ �� ������� � ��������� ���������� �&��� #� ,� ��� -����� ����!((�
.������ ��� ���� ����� ���������������� ���� ����� �������� ��� �� ���������� ���
���/���� ���� ���%��� ��� ��������� )�� ������ ������� �� �� ����� ������� ���������
��� ������� ��� ������ ����� ����� ��������� &����� �������� �� ΔTp ������ ��
���� �� �� ����������� ��� ����� �� ���� ���/���� ���� ����%��0 ��� 1����� � ������
���������� ������� ���� .���� ��� ��� ��� 2���� !""3� 4���� �� ���� !"�,(�
*� ������������ ����������� ��������� ����������� �� � ������� ���������� �������
�� ��� ��������� �������� ��������� �� �� ����� ����� ��� ��������� �� ��
5�����+���� *������� ��� ��� ������� �� ����� ��� �� 5������ �� ��� ���
%��� �� �������������%� �������� .������� �� ����� �� ������� ��� �� ����������
�� ����������� ���������� ��� ����� ��������� ��������� ������ ���������� 6��
����� ��� ������� ������� ����� ��� ������ �������� ��������� �� ����� ���������
���������� �� �� 7���8� �������
3.4.8 Setup dependencies and model limitations
$�������� �� �� ������ ��������� ����� ��� ���������� ��� ������� ���������� ����
��� �� 5��������� �� ���� ������ ��� �� ����������� �������������� ����� �9������
��� ��������� �� ��� ����� ����������� ��� ��������� �� 5��������� ����� ���
������� �������� -�� �� � ���� ����� ��� %������� �������� ���������� ���
��� ���� ������ �� �� ������� ���� ���������� ��� �� �������� �� �� ���� �� ���
���������� :���������� ���������� ��������� ������� ����%� �� ������ ΔTp = 200K
������� �� ����������� ����� ��������� ����������� 5��������� ������ %����
�������� ���������� ����� ������� ���������� ��� ����������� �� ���� ����� ���
��������� ��� ��� ��/����� ������� ������������� ����� �� ��������������� ����� ���
;!
![Page 89: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/89.jpg)
������� � ���� �� ��������� ��� ����� ������ ������� �� ��� �����������
����������� ��� �� ����� ����� � ���� �� ��� ������
�� �������� ΔTp ��� ������� �� ��� ���� �� ��� ������ ���� � � �� !��� ��
��� � ������ � ���� 8 �� 4 km � ��� ��� "���� ��� ��� ���� ���� ������� "� ��
����� �� �� � ������ �� �� ����� ������ �� ����� � ����� ������������ ���#
� �� � ���� ������ � ��� ��� ������ �� � ��� ����� � � ���� ���������� �� ���#
� �� ���� ���� �� ��$�� ����� �� ��� ������ �� ������ � �������� �� ��� �������#
����� ���� ��� ���� ������� %����&����� ��������� �� �� ���� ���� �� �����
���� ��'��� ������ �� ��������� ���������� "��� � ��� �� � � ��� ������� (���
�� ��� ����� ������ ���"�� � ��� ����� � ������� �� � �� �������� ���#
���� ����� ��� "������ �� !���� ����� �� ������ ������ �� � ��� ���� �� ������ �
��� ����� "� �� ��� ��� ��� ��� �� ���� ��� �� � ��� ���������� ���� ���� �����
)��� �� ��� ������
3.5 Conclusion
*� ��� �� ��� ����� ������ � ����������� Tp � � $+ �������#�� �� ���� �� ����
�� �� ΔTp = 250K� ,� ����� " �� ΔTp = 200 − 250K "� ����� ���� �� ���� �� �
�� ����� ���� � ��� ���� ����� �� � �� ��� ������ �������#������ � ����#
��������� ������� ��� ������� *� ��������� ������� ���� ��� ��� ������� !����
"�� ��� �� � -����� ��� "�� �� ��� ����# � ������ ��� ,�� ��.�� ������� ���
� �� �/ ����� �� 35− 50 km "� �� � ������ ������� �� ��� �� ����� � ���������
"� �� � ���� � ������ ���#���� ���� � �� ��� �� �� �� �� �� ��� +�� ��
������ ���#���� ������� ��� ����� ����� ��� ��� ����� ��/�� �� ��� ����� ����#
������ �� � �"�� ΔTp = 150 − 200K ����� ��� �� .����� �� ���&���� ���/ �� ���
�� �� �� ��������� ��� ���" ��������� �� �� �� ��� ���� �� ������ ��0 1������#��
�� ���� �� ��� ����# � ������ ��� 2�� ΔTp < 150K � ��� �� ����# � ������ ��
� �������� �� � ��� ������� ������������ �� ΔTp = 50 − 100K �� ���� �� ���
�� �� �� ��� ����� � �� ��� � ��������� ��� ���"� � ��� �� "��/���� ������
*� ������� ���� ������ ��� ����� �� ��� ���� ����# � ������ ��� ������ ������
��� "��� "� ��� � ����� ���� �� ���� ������ �� ��� �� ���� ��� 3�������� �� � ����
������� � ��� �� ����� � �� �� �� ��� ��� � � ���� 4�� ������ �� ���� �� ����#
�� ������ ���� � ���
5$
![Page 90: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/90.jpg)
����������� �����
Supplementary materials�����
��������������� ������������������
����������������������
dcl2���dol��������������������������
������������������������������dcl1�����������������������
�����������
dcc���doc����������������������������
������������
dair�c���dair�o���������������������
������������������������������������
tm
ax�������������
����
ΔTp
dcl2
dol
dcl1
doc
dcc
Mm
in!M
max
Pm
ax
dair�o
dair�c
tm
ax"������
[K]
[km][k
m][k
m][k
m][km][w
t%]
[Pa]
[km]
[km]
[Myr]#�������
�$
$��
�%
&�
� %
'!�
��%
�'
%(��&#������
�������)!�� �%
*$�
$��
�%
&�
� %
'!�
��%
�'
''��$+�����
�,��������!�����*
��
%$
��
�%
&�
� %
'!'
���$�%
�'
(�--.������������!#���)�))!
��� �%��� �-
*���%$
��
�%
&�
� %
!�
��%
�'
' � '
*���%$
�
��&�
� %
'!'
���$�%
�'
�&� $
,��,
*���%$
�
��&�
� %
'!�
���$�%
�'
((�%&
�'
�$$��
�%
&�
� %
'!'
���$�%
�'
'-�$ .������������!#���))!�� �-
*'���$$��
�%
&�
� %
!�
��%
�'
����-
*'���$$
�
��&�
� %
'!�
���$�%
�'
�/�'�
,��,
�
�%$��
�%
&�
� %
'!'
���$�%
�'
''�-%0�����������������1���������!
#���))!�� �-
* ���%$
�
��&�
� %
'!�
���$�%
�'
�%�&
�%
�&%��
�%
&�
� %
'!'
���$�%
�'
' � -0�������������������������
����������!
#���)))!�� �&
�%�
�&%��
��&�
� %
'!�
���$
��
��
%�/-
*%���&%
�
��&�
� %
'!'
���$�%
�'
(�'/
�(
'$$��
�%
&�
� %
'!'
���$�%
�'
/��&
)�����������������!����������
������!��������������!#���)2!
�� ��
�(�
'$$��
�%
&�
��
%
'!'
���$�%
�'
&�/(
�(�
'$$��
��&�
� %
'!�
���$
��
��
(�$%
*(��'$$��
�%
&�
� %
!�
��%
�'
�&�
*(��'$$
�
��&�
� %
'!�
���$�%
�'
(�-&
*(��'$$
�
��&�
� %
'!'
���$�%
�'
'��-
*(��'$$
�
��&�
� %
'!'
���$�%
�'
%��&
,��,
*(� �
'$$
�
��&�
� %
'!'
���$�%
�'
�$�-&
*(��'$$
�
��&�
� %
'!'
���$�%
�'
�$�-
*(��'$$
�
��&�
� %
'!�
���$
��
��
�'�(&����� �3%���3����
� �%
�-
'%$��
�%
&�
� %
'!'
���$�%
�'
-�(&
+���������
���!#���)2!�� ��
�������
�������
������
� ����
������ �
��
����������������������������������
�����������
���������� �!��"#
��
![Page 91: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/91.jpg)
Partial melt composition for selected reference models
Time: 28.77 Myr
Time: 17.48 Myr
Time: 8.44 Myr
Partially moltenhydrated mantle
c
b
a
ΔTp = 0K
![Page 92: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/92.jpg)
Time: 8.00 Myr
Time: 11.82 Myr
Time: 17.02 Myr
Partially moltenhydrated mantle
Drydecompressionmelting
c
b
a
ΔTp = 100K
![Page 93: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/93.jpg)
Time: 10.57 Myr
Time: 14.83 Myr
Time: 20.68 Myr
Partially moltenhydrated mantle
Partiallymolten crust
Dry decompressionmelting
c
b
a
ΔTp = 175K
![Page 94: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/94.jpg)
Time: 3.10 Myr
Time: 3.94 Myr
Time: 6.47 Myr
Dry decompressionmelting
Partially moltencrust
c
b
a
ΔTp = 250K
![Page 95: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/95.jpg)
Alternative model B4h at ΔTp = 200K
Time: 2.42 Myr
Time: 6.04 Myr
Time: 7.15 Myr
Time: 9.37 Myr
Time: 10.86 Myr
Time: 12.47 Myr
Retreting anddelaminatingslab
Lithosphericdripping
Two-sidedsubduction
Weakpassive margin
Subductioninitiation
c
b
a
f
e
d
ΔTp = 200K
![Page 96: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/96.jpg)
Time: 2.42 Myr
Time: 6.04 Myr
Time: 7.15 Myr
Time: 9.37 Myr
Time: 10.86 Myr
Time: 12.47 Myr
Dry decompressionmelting
Partially moltenhydrated mantle
Partiallymolten crust
c
b
a
f
e
d
ΔTp = 200K
![Page 97: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/97.jpg)
Evolution of topography for selected reference models
27.22 Myr24.32 Myr17.48 Myr13.59 Myr8.44 Myr
Topography [km]
ΔTp = 0K
19.48 Ma16.52 Ma13.80 Ma2.19 Ma
Topography [km]
ΔTp = 100KΔTp = 0K
![Page 98: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/98.jpg)
20.68 Myr18.89 Myr14.83 Myr9.56 Myr2.16 Myr
Topography [km]
ΔTp = 175K
6.47 Myr4.51 Myr3.10 Myr1.76 Myr0.04 Myr
Topography [km]
ΔTp = 250K
![Page 99: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/99.jpg)
����������� �����
Detailed analysis of marker volume change by composition
0
5
10x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
hydrated lower crust
i
0
0.5
1
1.5
2x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
hydrated upper crust
f
0
1
2
3
4x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
new crust(8-47 km)
p
0
1
2
3x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
quenched mantle
m
0
2
4
6x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
serpentinised
n
0
5
10x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
shear zone
o
0
5
10x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
hydrated mantle
l
3
3.5
4
4.5x 108
0 5 10 15 20 25 30 35
asthenosphere(105-680 km)
k
2
4
6
8x 107
0 5 10 15 20 25 30 35
lithosphere(8-105 km)
j
0
1
2
3x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
lower oc. crust(8-20 km)
h
0
5
10
15x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
upper oc. crust(8-20 km)
e
3
4
5
6
7x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
lower cont. crust(8-47 km)
g
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4x 107
0 5 10 15 20 25 30 35
upper cont. crust(8-47 km)
d
0
2
4
6x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
sediment(8-20 km)
c
0
0.5
1
1.5
2x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
sticky water(0-20 km)
b
0.5
1
1.5
2x 107
0 5 10 15 20 25 30 35
sticky air(0-20 km)
a
in given range+250+200+175+150+100+50+0
model time [Ma]
volu
me
from
mar
kers
[km
3 ]
������ ��� ������ �� ���� �� ��� �� �� � ��� ��� �� ���� ���� ���� � ���� ��� ������ ������� ���� ���� ����� � ��� ��� ��� ���� ��� �� ��� �� � �� ���� ΔTp = 0−250K� ����� ���� ������ ���� �������� ����� ����� �� �� ������ ��� ����� ����� ����� ����������� ���� � !������ �� " ��� !������ ���� " �#����� ���� �� ���� �� ��� $ ��� � �� �������� ������� � � ��� ���� ��� ������ ΔTp�
��
![Page 100: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/100.jpg)
����������� �����
0123456x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
hydrated lower crust
i
0
0.5
1
1.5
2x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
hydrated upper crust
f
0
0.5
1
1.5
2
2.5x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
new crust
b
0
5
10
15x 106
0 5 10 15 20 25 30 35
quenched mantle
l
0
0.5
1
1.5
2
2.5x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
shear zone
c
0
1
2
3
4x 107
0 5 10 15 20 25 30 35
asthenosphere(105-680 km)
k
0
0.5
1
1.5
2x 107
0 5 10 15 20 25 30 35
lithosphere(8-105 km)
j
0
1
2
3
4x 103
0 5 10 15 20 25 30 35
lower oc. crust(8-20 km)
h
0
2
4
6
8x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
upper oc. crust(8-20 km)
e
0
2
4
6
8 x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
lower cont. crust(8-47 km)
g
0
2
4
6
8
10x 105
0 5 10 15 20 25 30 35
upper cont. crust(8-47 km)
d
−1
0
1
2
3
4x 1011
0 5 10 15 20 25 30 35
free water
m(8-47 km)
0
1
2
3
4
5 x 104
0 5 10 15 20 25 30 35
sediments(8-20 km)
a
in given range+250+200+175+150+100+50+0
model time [Ma]
volu
me
from
mar
kers
[km
3 ]
������ ���� ������ �� ���� �� ��� �� �� � ��� ��� �� ���� ���� ���� � ���� �� �������� �� ���� ������� ���� ���� ����� � ��� ��� ��� ���� ��� �� ��� �� � �� ���� ΔTp =0− 250K� �� ��� ���� ������ ���� �������� ����� ����� �� �� ������ ��� ����� ����� ����� �������� ��� ���� � � �� ���� �� �� � �!����� ��"� �� ���� �� ��� # ��� � �� ����������� ���� � � ��� ���� ��� ������ ΔTp�
��
![Page 101: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/101.jpg)
����������� �����
References
�� ������� �� �� ��� �� ������� ��� �� �� �� ������ �� �������� �� ���� �������
�� �� ����� � �� � ����� � ������� �� ��� ����� ������� ����� ������ !!"#$%
&'(')*&'()+� &!!,�
�� ���� � ��� �� ���� ����� -� ����� .�� ����� �� . ����� /��� �� � ��� 0��� �
��������� 0� �� ��1 � 2���� ��� ����� ������� ������������� &3'"&$%)!*#+�
&!!)�
�� � 4 �� �� �� 5 ����� 6� �� ���4���� ��� .� �� 6��� � 7 � 8� 2 ����� ���7
�� � �� 2���� 9� /��� 0% ��� �������� �������� ��� ����������� ��7 �� �����
���� ������� �� ����� ������� ':"#$%&+('*&&+!� &!!!�
/� ������� 6� .����� �� 7�� �� �� ��� �� 5������� ��� � �� ����� �������� ��
� ����� �� 1��� �������� ;�� �� ����� ��� ������� ����� ������ ,&&%'#*,,�
3+&)�
<� .� 2���� =����� �� 8 �� ������ /��� �� ��� �� �����*.��� ���� �� �� ����
���� � )#",$%):*:3� 3++,�
�� 2������� �� >������ ��� �� 2������� ���1 �� ����?��� ���� ��% � 7� 1 ���� ��
/� ��������� �� � ��� �� /��� ��;���� �������� ����� ,##"'?,$%)*&&(� 3++!�
2� 2��� � ��� �� � �� �� 8� ���� 2������7��� �� <��4� ��� .�� ����� 0� 8� ��� ���
������ ���� �� ���� ��� ���� ��������� 7��� '� ��� � &+)*&3:� �>@ < � � ��
�� ��� &!!)�
�� 2������� 6� 5��� ����4� .�� ��� 2� 8 ���� �� /������ ���7 ���7 �7 ���� �� ��?
��� �� ���� �� �� ��� /������ 2������ � �� �� ��������% ���7��� � �������� ���
� ������ ������������� ������� �� ���������� ���� � 3+"!$%&,+)*&,3,� &!!(�
�� 2��� ��� �� ���� ����� >� �� >���� 4� 8� �� �;� <� =� ���� �� �� �� �� �� �� ��
.��� � �� /� 5��� 8� 6� > ���� ��� /� �� 8��4� �� � ���������� �� �� ����� �����
���������� ����������� �� � �������� ��� �����% �� 7������� �� �� A����4� ���
� ����� ��� ����� ������� ������������� &(!"&$%'(*),� 3+&3�
�� �� 2����� <�� � �� ����� ����� � �� ��� 7������� ����� ������� �� ����������
��� ���� �� ������� 3+"'*,$%&##*3&&� &!(,�
>� �� ��7� �� =� �� � �� �� �� ���� � �������� ���� � 3+"&&$%!:'*!::� &!!3�
()
![Page 102: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/102.jpg)
����������� �����
�� �� �� ���� �� ��� �������� ���������� ����� �� �� ��� �� ���� ���
����� � ����� � ����� �� ���������� �������� �������������� �����
� !"���#� � $� %��&�� �� �� '(�)��� '*�+ ���� ���� � *�����**& ���&��
�"+�" ��� #���� ,-! "���� �* ����*��� �� ������� ������� ������� .�����
��/����/�� �0�.�
1� 2�� ��� �� � %��&�� 3��*& 3���� (*"�� �� ��� �� � ����-����*"��� ,! "���� �*
����**�� �((��� �� � ���� � �� ������� � (�����
1� 2�� ��� �� � %��&�� 1������ �4 �"+�" ��� �� *�����(���� �&��� � � ���
5�� ��+���� ,! �������� ��� �* ����**��� � ���� �������� �"+������ 4��
("+*� �����
6� 2��7���� 5� 5��*�((��� 5� 1�&� �� !� 1"+����� 8"���* �� �9�"����� �"���
�� ��� ����" ��� � ��� 3��� 5�*+��� %�����-%������� ������ ����� ��
�������� ������ ������� ,���0���,/��/�� �0�.�
:� 2"���� ;� !�*�)� �� �� �� ���� 5�� ��+��� �������� ��<"� �� ��(�����
��=���� �(���*��� �&(��� � ���� �������� �0�.�
� %��&�� 5�� ��+��� ����&��� �� 6� �(�� �� ����*�� � ���� �������� �/
����..��.�,� �0�.�
� $� %��&� �� !� �� ;"�� 6���� ������� �-+���� ���)��-�- �** ������ >��� ����-
������ ?���-��=��� �� � ����� 4�� ����*�� ���*��� �* @�>� >��� �����*& �����+*�
����(��� (��(������� ����� � ��� ����� �� �������� ����� �� �.0�.����,�,���
�00,�
� $� %��&� �� !� �� ;"�� 1�+"�� ���� ������� � ������ 4�� ����**�� �"*��(����
��� �-�*����-(*���� ������-�� ��� �* (��+*���� ����� � ��� ����� �� ��������
����� �� ��,��-.���,��0/� �00A�
� $� %��&�� 1� �� '���� �� 8���� '� $� '�+�*��� �� '� �� �������� 5*��� �� ��� �
� ��� 3���� ��������� +& (*"��-��" �� �"+�" ��� ��������� ������� /�A�A/AA��
������/� �0�/�
1� %����� �� �� �� 1� �����*� B�����(���� ������ �� ' 35 4�"*��� ���(��� �� �����
�4 �"+�" ��� #���� ����� �� �������� ������ ������� �,�������/0/�/�,� �00/�
�� 8� :���*��� �� ��� ��������� �� ��4������� >��� �� (���" �� �4 (*���
��
![Page 103: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/103.jpg)
����������� �����
���������� ���������� ������� ��� ������� ���
�� ��������� ����� ������ �������� ��!�� ����� ��������� ��� ���� "#���
�� �������� $� %� ���&�' (� ��� � )� (�* �� +� ,����� -� .� /����� +� -� ����0
�� �� �� %� 1�*� ���� 2�&!����*��� �� �&����� &����� �� !�*&��� �����������
3��& ������� !������� �� 4�&�������� ������������ ���������� ���������� ��" �
�5���5� "##��
�� �������� 6� ��� �� �� -� 6�������� 2���&�� ������� �3 ��� ����� �� ���
!����������� �7!�������� ����� �� �������� ������ ������� ""���" ����� "#�#�
�� ���4&��� 2'� ����������� �������0���������� �������� �� ��� $������ ������ �*�0
������� �8� ���� 3�� 8������� �� ���������� �������� ����&�� !���� �� "##+�� ����
������� ������� ����� ��9����" "##��
:� ;� ���� ;� �� ��&!���� �� :� <� .��=���� $�*&� 2�������� �� ��� %�8���!&���
�3 1����� ����������� ��*��� ���������� ���������� ""�� ���9���� ���
�� -�*!��� 1� ,������� �� -� �� +��������� ��#> 0 2�&!����*��� ���� �� ������ ��
��� +����� �3 ��� ������ ;� .� 1��*���� � ���� �������� � ���������� ���!��� �
!���� "9���#�� ����8��� �&���� �& "##��
2� �� -������ +� ?��'� ?� -� $� 6�*� �� -� �� @��2�������� %���&������� ��
��������� �3 �������� ��*�� ��*�� �� ���8��������� �������������� ����� ���������
��� ����9" "#���
2� 6����� �� $� -� 2��4���� 2�'�� � ���30���������� &� ����� �3 ��� &������ ������&��
2�� ��A*���� �3 ���0�� �� ���8������ �� ��*���� ����4���� ������*����� ������ "#"
�" ��"���� "##�
�� /� +� 6������ �� �� :� �����*����� �&!����&��� 3���*��� �3 �������� 22.
!�*���� ����� ��� ��*����� &����� �3 ��� ?�������� ���������� ���� 1�*�� �3�����
���������� ������� �9���" ����9 �9�
1� ,������� �� �� -�*!���� 2���&�� �8��*���� �3 ��� ������ 1��*��� ������� ��
A*��*������ �3 !���� ���������������� ����� �� �������� ������ ������� ">#���� �
�>9���� "##��
%� +�6����� �� +� -� ?��4��� 2�� @��*&� �� ��&!������� �3 +��� .������� ��
�7������� �3 ��� ,�����!����� ������ �� ��������� "�� �>"9�>� ����
��
![Page 104: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/104.jpg)
����������� �����
����� ���� � �� � ��� ���������� ����������� �� ����� ���� ���������
�������� ���� !��"#���� $�"$�
%� %� &�����' � (� )� *���� ������� � �������� �� &����+�� ,������ ����
���! ,�������� ��������+���� ������ ��������� ������ �� ����� ��������
$�-!$./#0"�� $�""�
*� 1���� �������� �� ��� ����� ����,��� "//��
�� 2� ������� � �� &���� 34���������� +��� 5��� +��,��� ��� ��������, ��+�
� ����6����� ��� �� �,� ,������� ���� �� ������� ������ ��������
"70�"#� !07"#0-/� "//.�
3� ��8��� (� *���� �� 9��5� � %� %� &�����'� ��+������ ������ � ��� &�����
+��! :��,�� ���� ������� �4��������� ������� ""7�0#� !$�/#$$/� $�"��
3� ��8��� (� *���� � �� 9��5� ;������, ������ �� &����8��� � &����+��
������� ��������� ������ �������� $��$ !�$$#���� $�"��
3� ��8��� (� *���� <� ��=5�� � �� 9��5� *������ �� ������ ����� � ��� �����!
� ,������� ������, ������������ ��������� �������� $-"!"/.#$$�� $�"��
1� � ��������� >� ;� ;������ � <� �� ;������ ������� �� 3���?� ����
����� ������� ������ ��������� �������� "$-�"#0 !./#"�"� $��0�
>� (������� � *� ����+���� ����������� ;�+���,� @�������� &����� $� �������
$��$�
�� � �� � �� 9� ����� ;������ �������� � ��+ +��'��A! � ��������
�� 0�> ������� ������ 5��� �+��������� ���� �� ������� ������ ��������
0�$�"#$ !$-#0-� $�""�
�� � �� � ����� ����� ����� ��+������! ��� �� ������B ���� ������
�� ���� �� ������� �������� ���" !"/�#$"/� $�"$�
�� � �� � �� &� � �� 9��,� &��� �������� � ��� ���� 3���! %��������
������� +� ����,�� � +����� �� ��+������ ������������ ������� "�0�"#$ !$"-#
$0�� $��.�
�� �� ) <����'� (5� ����� �� ����� ������� �����! &���� � ����
�������� � ���� 3���� ������ ������ �� ������� 0"��"� !"".-#"$�/� $�"��
..
![Page 105: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/105.jpg)
����������� �����
�� �� ��� ��������� ��� ������� ���� �� �� ��� �� ������� �������� ����
���� �� �������� ������� ��� ��������� ������� �� ����� ��� � �������� ��
� !"#$�%# &� &�''�
�� �� ��� ��������� (� ������� )� *���+��� �� �� �� ,�-�.� ������� ���� �� ���
����� ��� ����/����� ������� +��� ��� �� )������ 0��� ,������ ������%�������
������ ,������ ������� -���� )��������� ���������� ��������� '#'�#!"'1#%&''�
&��$�
2� �� ������ ,� 0� ��� ���� �� )� ,� ��� � ���� ������ �� �� ���� �� ��
)������" ���3���� �� ����������� +����� �� � ����� +����� ��� � ���
����� ��� ������ �� ���� '&'�'!"'%'4� '55$�
�� ����� 6� �� 7�.�� �� )� ������ ������ ���-�� �� ����� ���������� +������"
2�+����� +������ ������ �� �� ��� � ��� ����� ��� �� ������ '5&%'5#��!"'%&��
&�'&�
7� �� (��������� �� 8� �� 7����� 8� *�.�� �� (� )� 8�-��� 9����� ������������
�� :�����+� 6�����+� �� ,�������+ �� *�� ,�������� �� �� 0����� ������� '$#
�#�� !"$� %$�1� '5�$�
7� ;��� 6� �� 7�.�� ,� �� 6����.� �� 0� ��������� 8�����+������� ��+�����
+����� �� ������� ���-�� �� ����� ���������� +������� ������� �� ����������
��������� ���� ��� �� ''4�5!"$�4&%$�54� &�'#�
45
![Page 106: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/106.jpg)
![Page 107: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/107.jpg)
Chapter 4
Early Earth plume-lid tectonics:
A high-resolution 3D numerical modelling
approach1
Crustalconvection
Small-scaleconvectionarea
Eclogitedrips
> 3.2Ga
![Page 108: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/108.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
�� ��� ������ ��������� ���� ��� ������ ������ � ���� �� ��������� � ��� ��
���� ��� � ���� �80− 100Myr� ��� � ���� � ���� ������ ������ ���� � �����
�� ����� �� ���� ��� �������� �� ���� �� �!� � ���� �∼ 20Myr� ��� ����������
������ ������ ���� ������ � ���� �� ��� ���� ��� ���� � �������� �� ������
�� �� ���� ����� ��� ��� �� �������" #�� ���� �� �������� ���� ��� �� �
$��� � ���� � ������� ���� �� ���� � ������ �� ������ ����� ��� �����
� �� ����� �� ������ ������ ��� � ������� �� ∼ 100Myr"
4.1 Introduction
%� ��� ��� �&�� ������ ��� ������ '������ ��� ���� (���� )����� * ����� �� �����
��� ��� * �������� ��� ��� �� �����������" )� ��������� ���� ��� ��� ��
��� ����� ��� ������ �� �������� ���� ��� ����� � � �� � ������ � ��� ���� ���
� ������� �� ��� � ��� ���� ����� �)����� �+&&�" %� ��� �� � �,�� ������ '
-�� �� .�� ������� ��� ��� ��� ���� � �� ������ �� ��� ��� �������� � �����
��� � ��� /#�� ������ � ��� ��� �� ��� ����0" #�� ��������� ��� �� �� �� ��
���� ��� ���� ����� ���������� ��� ��� ��������� ������ �� � ��� ��������
������ ��� 1�����2��" 3�� ����� ������� ����� � ��� ��� � �� �������� ������
��� 1����2�� ��� ��� 4����� �'2��� �� � " !5�5 !5�67 8�9� ��� :���� !5�;7
-����� ;� ��� ��������� ����� �� ��� �� � 4����� > 3.2Ga"
<�� �� ���������� ����������� �� ���������� ������ �� ����� � �� �����
����� �������� � �� ���� 3.2Ga �-������ ��� '����� !55+7 =�� >��������
�� � " !55+7 ?��� !5�6� ��� �������� ������ ���� �� ��� ������� �� ������ �
���� ��� ������� ������� ��� � � ��� )����� ��� �� � 4�����" :��� � ������
� � � ��� ����� ������ �� 4����� ���������� ������� � �� � ��� ��������
�3��� �� � " !55@�" #�� ���� � ������� � ������ ��� ���� �� �� � 4����� ��� �
����� ��� ��� ���� ��������� ���� � ���� ���� ��� A�� ��� � � �� ��������
��� ��������� ���� �� ��������� �� ��� �������� �� ���������� ���������
��� � ��� ���� �� ���� ��� � ��� �� ����� �� ����������� �� 4����� ����
������� �-������ ��� '����� !55+7 =�� >�������� �� � " !55+7 ?��� !5�6�
��� �������� ������"
<�� ��� ��������� �� ������ ��������� ���� �� ���������� ����������
* � ��� �������� * � ��������� � ���� �� ��������" #������� � � ������
,!
![Page 109: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/109.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
�� ��������� ��� ����� � ����� ���� �������� �� ������ �� ���� �����
�������� �� ������� ���� �� ������� �� ������� �������������� ������ ���
��������� ������ ����� �� �������� ����� ���������� � ��� ����� ������
�������� ��� ������� ����� ����������� ����� �� ������ ���� �� ���� �������
�� ������������ ������ �� ��������� ���������� ������ �� ��� ����������
� ����� �� ���� !""#$ %���� �� ���� !"&#� �� ��������� �����'� (����� ���������
������ � ������� �������������� ����� �� ��)��� ���� ����������� ��������
�������������� ������ �*+��� �� ���� !"&#'�
*������ �,���� ������ ���� ������� ��� �������� �� ������� (����� ��������
-�� �.������ � ��� ��� ��������� ���� ��� (����� ����� �� �� ������ ����� ���
����� �� ���������� /��� ����� /� 0������� !"&"$ 1���� �� 23����� !"&4�
!"&#'� ����� ������� ����� ���� ��� ��� ������ ��� ��������� ����� ��� �����
�������� /��� ��� ��������� �� ��� � ����� ������� ����������� ��� ���� � �����
����� ����������� ��� �� �� ������ ������ �� ��� �� �2����� �� 5����� !""6'�
/���� ������� ������� � ������ �� � ������ �� � �������7�� ����� ����� �� ��
��� ������� �� ����� ������ �� ���� �������� �1��� �� 8���� &99:$ ;�����
�� 1���� &99<$ %����� !"&4�� �� ��������� �����'� ��� ����� ������ � ����
����� �������� ��� ������ �� ����� ������ �� ���� ��� ����� �.������� ������
������� ����� ������ ��� ��� ����� �� ����� ������� ���� �� ������� � ����������
����� �*������ �� ���� &99!$ *���� �� ���� &994$ (��� �� �������� !"&!'� �� �
���������� ���� ��� ����� ����������� �� ���� �������� ��� ���� �� ����� =��
�1���� �� 23����� !"&#'�
��� ��������� �� ����������� �������� �������� ������� �%���� �� ���� !"&#'� �
���� ����� ��� ��� ����� (������ � ��� ����� ������ ��������� �� ����� ��
���������� � �� �������� �� ����� ������� �� �� ��>�� ���� ������� ����
������ ��� ���� ���� ����� ��� 1�� �� 5���� !"&!'� ��� �� ����� ������ ��
������ ����� ����� ����� �� ������� �������� �� ���������� ��� (�����
�������� ������� ����� ��� ��� �������� �� /� 0������ �!"&&�'� ��� ����
������ � ����� ����� �������� ����� ������� 3Ga' ��� ����� ����� ������ ��
���� ����� ����� �������� ?������ ����� � ������ �� ������� ���� ���
����� ����� �� �� ������� ���� �������� ����� �/� 0������� !"&&�'�
@���� �� ��� �!"&4' �� *+��� �� ��� �!"&#' �������� ����� ����� �������� �������
!A� ����� ���� ������ ���� ������ ����� �� ����� �� ������������ �����
���� (����� ������ ������� ��� ��������� ����� ���� �� ��� ������
9B
![Page 110: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/110.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
������ ������ ��� � ������ ��� ����� �� ��� ������� ������ �� �����
�� ��� ����� ������ ���� ������� �������� �������� ���� ��� ������� ������
����� ������ ������������ �� ����� �����!��� "����� #� ���!���!� ����#����
�� ���������� �!�����
$������ �� ������ "�������� �������� ��� "����%�����"���� ���������� ��� ����%
������ �����%�������� �� ������ &� �������� ������� �""������� �'���! ��
������ ��()�� ��������� � ��������� &� ���%��������� �������%���������������
�������� ������� � ��� � ������ �� �������� ��� "����%� �������� �"�����
� ��� ����� *����� +� ��� "������ $��"��� & �� �!������� � ������ ������ #�%
����� ��� ��� ���#�� ������� ����� ��%���#���� "������%�� "���� �������� ��
������� "����%� �������� ��� �������� ������ "������� ���"������� ���� ,��%
�������� �!�� &� ����� ��� ��"��� "������%�� ������%���������� "���� #���%
��� �������� +� ��������� ��� ��� ���� ��� ����� �� ��� "����%� �������� �����
������ #��� �� ���� �""��"���� &� �������%��������������� ����� ��� �����%
���� ����������� ��������� �����"���� �-������ �� ���� ��(). /0�!� �� ���� ��(���
4.2 Methods
4.2.1 Model design
+� ���� �� �!������� �������%������� "�������� �������� ��� "����%� ��������
�� ������� ������ ���� ��� ������� ������ ���"������� �������� �� �1����
� ����� �� &� ���%��������� �������%��������������� ������ +� �������� ��
$��"��� &� �� �1������ "���� ������� ������ ���� �""�� � ����� ����� � ���� ��
������ &� � ���� �� "����%�����"���� �� �����%������ ���������� �-������ �� ����
��(). /0�!� �� ���� ��(�. 2����� �� ������ ��#���� ��� "�#��������
� ���� ������� �""�� ������ �� ������� "��������� � ���� ����" �� 520 km �
������� ��� �� �"�� ��� #��� ������� �� ���� ��������� ����������� "���� ����"
�2�� )�(�� � ��"�3� �� "��!��� ����"��� �� ��� "���3�� ���������� �� �������
�� � 35 km ���, ����� �� !����� ���"����� � �#�� )��� �� ��" �� ��� ��������"����
�������
4� ��� ��� &� �������� �������%��������������� +&*5�+/ ��� ������ �� 6����
7)
![Page 111: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/111.jpg)
Partially moltenMagmaticSolid
Mantle
Crust
Supracrustal
Hydratedperidotite
Dryperidotite
Lowermafic ~
Lowerfelsic ~
Uppermafic ~
Upperfelsic ~
Sediments
Plutonic ~
Volcanic ~
Plutonic ~
Volcanic ~
Resolidifiedperidotite
Serpentinisedlithospheric ~Hydrated
peridotite
Lower mafic ~ (gabbro)
Upper mafic ~ (basalt)
Sediments
Asthenospheric ~, dry
Lithospheric ~, dry
Lower felsic ~
Upper felsic ~
Water
Air
23132000
1600
1200
273
800
Temperature [K]
520 k
m
520 km
520
km
a
b
![Page 112: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/112.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
��� ����� ���� �� �� � ���� �� � ����������� ���� � �� ������ �� ���
������� �� � !���� �" ��#��$ � $�������%� & ��� ���������� ����� ��� ������ ���
� ���� ���� � �� 17.5 km �� ��� ��� �� ������� �'$� � � ��� �($����� ��
�� ���������� ���� � ����� �� �� �� ���������� '�)� ����� �� ���� �� ���� � ����
������ �� '�)� ����� ������ ���* +�� �� �� ,�� ���-��
.�� #��� �� ������ �� � � ��� ���� �� $� ��� �$$��'�� 20 km � ��� '��� ��
'� � )���� � �� �� ��� � �% �� �� ���� �� � ����� ���� ������� ������ �� �
�/��'�� �� ���� ������ & ���� � ����� '���� $��'� ����� ��' ��� ���' �
��� '��� �0�� �� ���� ����* ! 1#� �� ���� ���2�� � ���#���� '���� ��'$�������
� 2313K � $����� ��� �� ��� ���� ������ �� �� � 240K � ���� ��� ��� $��� ��
'���� ��'$������� �� �� � ��$���
��� � �� ��'$������� ��������� � ��� '��� � ��3����� � ��� .����� 4���� �/��$�
��� -* ! 1#� �� ���� ����� ���2* 5��� ���6�� .���� � � 7��1���� �� ��� ������ �
���#���� '���� $��� �� ��'$������� � Tp = 1823K �� ���� �� �� ��� > 1.5Ga�
7��#��� �'$�� � � '���� � ������� � �� ���� ��� ����#�� � ����� /�� �
�� ���� �889* �� ������� ������ ���� ���� ��� �$$�$� ��� � '� ���� � �����
� ����� .������ ��� ����� ��� � �� � �� ������' � �� � )(�� ��'$������� �
273K �� ��� �$� ��� �$$��'�� 10 km ��#� � ��'$������� ���� �� � 100K/km� ���
�(� 20 km ��#� � ���� ��'$������� ���� �� � 5K/km� ��� ���� � ����� � 10 km
�� ����� �� � ��'$������� ���� �� � 47K/km ���� �� � ���� � ������ �����
�� ������$��� � '����� �� � ����$ ����'�� � ��$����� ������� �#��� ���� ��
� ���� � 1� ������ ��� ������� �� '���� �����# ��
& ��� � �� '��� � ���$���� � ��)�� � ���� ����'���� � �'$� � ����� 7��
�#��� � ���$���� � ���� � ��#��$ �$������� ������ ��� ����� � ��� '���� ���
������$��� � '���� ��� � � ��� �� ���� � ��'$������� ���� �� � 0.5K/km �� ���
'���� $��� �� ��'$������� Tp � ������� �� ΔTp = 267K �'$���� � $������
��� �������� '���� $��� �� ��'$������� Tp = Tinitial = 1556K� . $����( �� �
������� ���� '���� ��$��� $�)�� � ��)�� ���� �����$�� � ��� '��� � ���
��� $����� ��� '���� $��� �� ��'$������� $�)�� � �� � �� ���� � ����'�� ���� �
�� � 0.5K/km� ��� ����'�� 40 km �� ��� '��� ���' ��#� � ����$ ��'$�������
���� �� � '��� ��� ������� ����'�� ������ �� � � 2313K� .� � � ��
����'�� $�������� ��� '����� � ������$���� � 40 km ��� �� � ��� ��� � �� �
��'$������� � 2313K �� ��� ����� � ��� ���� ������ �: �� ������
8;
![Page 113: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/113.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
�������� ����� � �������� ������� �� �������� ������� ��� � ��� �����
��� �� ������� χvolc� �������� ����� �� ��������� ����� �� ������� ��
� ������ 5 − 20% ������� ������ �!��� �� �� ��� ���� !���� ���� ���� �����
��� �� "����� ������� �����#�� $� �� ������� ��� ��##��� �� %��� ���
&�� �'(�)� �� �� ������ �� � 100%� & ��� �� ���� χvolc ��!� 0% ���
100% �� *��� ��'�� *�������� �� ��� +�������� �� �� �� Mmin = 2wt% ���
Mmax = 4wt%� ,�� ����� ������ ���������� !�-���# ��� ������ �����# ��
�������� �� *��� ��'�� ������� ��� ����������� ��� �� �� �� yeroslev = 10 km
��������� ysedilev = 25 km� !��� �� �� ��� �� .+� �� ywaterlev = 20 km� & ��
1018 Pa s ��� 1024 Pa s �������� �� ��!� ��� ���� �����/ ��������� ������ �� ���
���� � ���������
14 ��/��� ���- ���� ���� ��������# 0����-� ���1 ��� 0����-� !���1� �� �������� ��
���� ����� ��� ��������� ����� ���� �� ,�#� ������ ,��� ��/��� ������������� 2�!
��!� �� ������ �� ��� ���- ����� " !� 3����4�� 2�! ��! �5������� ���6� ��
������ �� ������� ��� ���� ������� �������� *� ��!� ����� ����!� � ���#������
"�75 2�! ��! ��� ��� �� !� ����� ����! � ������� ����� ��� �� !�� ������ 2�!
��! �5������� ���6�� 7 *��� ��� �� � ��� ����������� � ������� �������� ����
*��� ��7� �� ����� ������ ���� ����� ��� �������
,�� � ��� ������ ���������� � �� ������ ������ � ������ ' ��� ,����� ���
8��� ��� ������
4.2.2 Reference model series
"�������# �� 7�4��� � ��� �'(�(�9 ,����� ��� 8��� ��������� �� ������������ ��
������ �� ����� �������� �������� ΔTp �� �� ��:�� ������� !���� ��2����
���������� ��� ���� �������� �� ���� ��������� "� ��#� ΔTp = 250K �� �����
� ���� �������� �� ������� *� +���� �� ���� ������� ������� ! ��� ��
����� �� ������ �� ����� �������� �������� � ΔTp = 267K !��� �������# �
��������� ����� �������� �������� � Tp = 1556K�
*� +���� ���� �������� ����� ! ���� �� ������� ����� � �������� ��� ����
����� ��#������ �χvolc� �� !�� �� �� ������� ����������� � �� ���� ��� ��!� ������
*� ��2��� � �����#���� !�-���# ��� �����# ��� ���� �� ������� "�� �����
�;
![Page 114: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/114.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ��������������
����������
���������
������
��������
� �������������
��������
����������
�� ����
��� ����
������
�����������
�������
�� ����
ρ0
k������
�H
r�
HL
φ0 �
φ1
γ0 �γ
1σcrit
Cp
[MPa −
ns −
1]�[−
]�[kJ]� [
Jbar ]
[kg
m3 ]
[K]
[W
m·K ]
[μW
m3 ]
[kJ
kg ]
[−]
[−]
[MPa][
kJ
kg ]
�����
���
�����
��������
���������
��������
������
�� ����
�!���
������
�
"��
#����$���
%�
���B
D=
1.97·
1017�
n=
2.3�
Ea=
154�Va=
0
&''&
2600
2400
2750
2400
2700
2400
3000
2900
3000
2900
���
�����
���
�����
���
�����
���
�����
���
�����
0.64+
807
T+77
&''&
1.18+
474
T+77
0.64+
807
T+77
1.18+
474
T+77
&''&
(������
&''&
)����
&''&
2.0
2.0
1.0
2.0
1.0
1.0
0.25
0.25
0.25
0.25
*300
*300
*300
*380
*380
0.0,0.0
*0.200,0.0
*0.200,0.0
*0.0,0.0
*0.0,0.0
*
0.0,0.5
*0.0,0.5
*0.0,0.5
*0.0,0.5
*0.0,0.5
*
0.03
*0.03
*0.03
*0.03
*0.03
*
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
+�
�������
����
+�
���� ����
�,���������
�
��������
����
,�������
�-�75%�
���B
D=
4.80·
1022�
n=
3.2�
Ea=
238�Va=
0
&''&
2950
2400
3000
2900
3000
2900
2900
2400
���
�����
���
�����
���
�����
���
�����
1.18+
474
T+77
0.64+
807
T+77
1.18+
474
T+77
&''&
0.64+
807
T+77
(����
&''&
)����
&''&
0.5
2.0
0.25
0.25
0.25
0.25
0.5
1.0
*380
*380
*380
*380
0.200,0.0
*0.200,0.0
*0.200,0.0
*0.200,0.0
*
0.0,0.5
*0.0,0.5
*0.0,0.5
*0.0,0.5
*
0.03
*0.03
*0.03
*30*
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
-�
��� ����
������
.�������
������
/���� ��
������
.��
������%�
���B
D=
3.98·
1016�
n=
3.5�
Ea=
532�Va=
0.8
&''&
3300
2900
3300
2900
3300
2900
���
�����
���
�����
���
�����
0.73+
1293
T+77
&''&
,����
����
&''&
0.022
0.023
0.020
0.021
0.024
0.025
*400
*400
*400
0.200,0.0
*0.200,0.0
*0.200,0.0
*
0.0,0.5
*0.0,0.5
*0.0,0.5
*
0.03
*0.03
*0.03
*
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
��������
������
����
�����
���
"��
������%�
���B
D=
5.01·
1020�
n=
4.0�
Ea=
470�Va=
0.8
3300
2900
3300
���
�����
���
0.73+
1293
T+77
&''&
,����
����
&''&
&
0.024
0.025
0.024
*400
*
0.200,0.0
*0.200,0.0
0.0,0.5
*0.0,0.5
30*30
1.0
1.5
1.0
�������
���
���
��0
12&�3
���0
�����������
���
�������
�C
0=
C1=
1MPa������
���������
�����
�����α=
3.0·
10 −
5K
−1������������
����β=
1.0·
10 −
5GPa −
1�
�����
�������
����
������
�������������
������������������
��������������������
��������
���������
������
����
� �!���
�����"
#$%$&�
��%&�����
������ �������
�#$$#&"�#&'����
����� �������
��%(()&"�*&�������
���+������
�%(()&"�,&-������
�%(()&"�)& ���������.���
�%((/&"�0&1�������
�%(/)&"�2&.������ �������#$$#&"�/& ���������.����%((/&"�(&+���
�%(/(&"�%$&3��!
������#$$*&
��
![Page 115: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/115.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
������ �� ���� �� ���� �� �� �� ��������� �� ��� ��� ��� �� �� �������� ��� �����
��� � ���� �� �������� �� 35 km�
����� χvolc [%] ε̇healing [s−1] λmelt ����� ��� ���� ���
��� 20% 10−14 0.01 ����� ��� ����� ���
��� 20% 10−14 0.01 ����� ��� ��� ���
����� 100% 0 1.0 ����� ��� ��� ���
��� 20% 10−14 0.01 ��� ��� ��� ���
�� 0% 10−14 0.01 ��� ���
��� 0% 2.5 · 10−14 0.0 ��� ���
��� 20% 10−14 0.01 ��� ���
���� 100% 10−14 0.01 ��� ���
����� 100% 0 1.0 ��� ���
����� 100% 0 1.0 ����� ���
����� ��� ���� �� ��� ��� ����� ��� ���� � ������ ����� �� ���� ������ �� ������ ���
��� ���� �����
4.3 Results
4.3.1 Reference model D100b
��� ��������� ����� ����� ��� � ���� ���� ���� � ���� ��� � ������ �� 100% ���
�� ��� !������� "�������# �� ���������� �λmelt = 1$ ε̇healing = 0 s−1� %��� �� ����
��#�����# �� �� �����$ ��" ���� �� ������ ��� �������� �� � ��� !����!���� �������
�&���� ��� '���$ ()�$ ���#��� ��# ���� �� ���� ����� �� ��� ����� ��� �� ��� ��
�∼ 200 km ����� �� �������� ��# �� ��� ����� ��� �� ��"�� ���� � *� �� ∼ 3Myr ��
����� ������� ��� ���� �� �� �� ��� ����� ��� �� ��� �� ����� ��� �� ���� �� �� ��
�� ����� � �� � � ������ ��� � �� ����� ��� ���� ��� ���� �� �����$ ��� ���� ��#
� �������� �������� �+#����� ���, ���� � �� ������� �%�#� ���� ��� +���#, �� ��"��
������ �������� ���� ��������� �� ����� �� ��� �������� ��� � ���# �� ������� � �����
������ � � '� � ��� �����# ���������$ �� ������� � ��� ������ �� "��� �� ���# ���
���������# ���� ��� �� ���#���� ���� ���� �������� �� � �� ��� �� �%�#� ���� *
8Myr$ ����#� ��� ��� ��� � �� �� ���� ���� �� �������� ��� ��� ���� �� ����� �����
��"� �� � �� ��� �� �� � ���� ��#�!����� � ����#� �� ���� �%�#� ���� ��� ��"�"���
�� ��� �� �� ���� ���� �� �� ����� �� � �� ��� �� � ��� �� ��"��� �� ��� �� ��
�����$ ��-�� ��# � �� "���� ��� ��������# ��" ��������� ������ ��� ��� �"�� ����
�� ��� �� �� �� ������ ��� ����#� ���� �������� ��.����� ����� ���� � �� ���� ��
//
![Page 116: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/116.jpg)
Time: 3.30 Myr
Time: 18.36 Myr
Time: 77.50 Myr
Time: 8.41 Myr
Time: 67.46 Myr
Time: 83.43 Myr
fe
dc
ba
Delaminationof lower crust
Delaminationalong sedimentwedge
Eclogitecurtain
New uppercrust
Eclogite dripping
Ring structurePartially moltenmantle
Overthickened crustSediment wedge
Eclogite drip Secondary plumes
Flood volcanismThickening crust
Plume impact
100% λmelt = 1 ε̇healing = 0 s−1
∼ 100Myr
![Page 117: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/117.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
����� ∼ 65Myr �� ������ ��� ����� �� ��� ��� �� ��� �������� ��� �� ��� ��� ��
���� �� � � ��������� �� ������� �� 50−100 km �� ������ ��� ���� ��� �
��������� �� ������� �� 20− 40 km� ���� � ������ ��������� �� ��� ���� ��
���� ��� ���� � ���� ����� ���� ��� ������� �� 40 − 60 km ������� ��
������� !""#$% &� '�������� �� � !""#� !"()*$� � ���� ��� � ������ *�
��� ������ �+� ���� �� ��� ����� ��� � �������� �� ��� ��� � ������ �� ����
,���������-$ �.����� ���� *�� �� ������� /��� )�!�$� 0� ������� ���� ����
���� �� ���� � �� ����� ��� ���� ����� �� ��������� ������ /������ ����
���� ������ �� �� ���������� �� ��� ����� ���� *� ��������� 1��� �� ���� ��
�������� �� ��� ���� ���� *� ��������� �� ��� ���� ���� �������� *� �� ������
���� ����� ����� �� ��� ���� .���� ������ ���*������� 2����� �3�� ��������
���� ���� �� � ������� ����� ��� �� ������� �� ��� ���� ���� ���� ��� �����
���� ����� ��� 4��� ������� *� �������$�
�� 77Myr ��������� ��� �� ��� ���� ���� ��� �� �� ����� �� ���� ������
��� + ��� ��� ��� � ���� ����� /��� )�!�$� ��� ����� � �� ������� �������
�� ���� ��� ��5� 6Myr ���� ��� ��� �� ��� ���� ���� �� ������� *� �� �������
/��� )�!�$ ����� �� � ��� ����� ����� �������� �� ��� � ������ �� ���� ����� ���
�������� ���� ��� � ��� � ������� ��� ������ �+� ���� �� /��� )�!
�� )�!�$�
4.3.2 Influence of eruption efficiency χvolc
6� ��� ��� ��7����� ��� ��� ���� �� � �� ���� ���� �����$ ������ ��
��� ���� �� � � ������ ���� ���$ ������� �� �������� ��� ��1����� �� ����
��� ���� �� ������� � ����� �� ���� ��������� 0��� �������� �8������
χvolc = 20% ���� ��� $ � ����� ��� ��������� /�� ����� ��� ��� ��
����� ���� ���������� � ����� ���� ��� �� ����� ��� �+� �����
� ���� �����*�� ��� ��� ��������� ���� ������ ���� �� ���� ���� χvolc = 100%$
�� �� ����� ������ �� ���� ������� 5 − 15 km$ �� ���� ����� �����
���� ���� ������ �� +�� �� �������� �� ��� ���� ���� *� �������� �� ��� *�
�� ������� �� ��� ���� ���� �� ��������� ����� ����� � ���� *� ��� *�� ��
*����� ������� ����� �� ��� *����� �� ��� ����� �� ���� �����
���� ��� � � �������� �8������ χvolc = 0 �� �� �� ��������� ��������
("(
![Page 118: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/118.jpg)
Time: 94.62 Myr
Time: 85.47 Myr
Time: 77.96 Myr
Time: 64.01 Myr
Time: 55.14 Myr
Time: 2.53 Myr
Time: 0.72 Myr
f
e
g
d
c
b
a
Lithosphericdelamination
Eclogite dripping
Thickened crust Plutonic intrusions
Depleted mantle
Sublithosphericpartial melt
Solidifieddiapir
Depleted mantle
Convecting crust
Diapir
0%
λmelt = 1.0 ε̇healing = 2.5 · 10−14s−1
∼ 100Myr
λmelt = 1.0 ε̇healing = 10−14s−1
∼ 15 km ∼ 0.5Myr
![Page 119: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/119.jpg)
Time: 0.59 Myr
Time: 0.92 Myr
Time: 1.30 Myr
Time: 0.64 Myr
Time: 1.05 Myr
Time: 1.40 Myr
fe
dc
ba
Necking
Eclogite dripsDelaminatingold crustEclogite drips
Plume-inducedrift
Growingnew crustDelaminating
old crust
Eclogite drips
Crustalconvection
Tubular dripping
20%λmelt = 0.01 ε̇healing = 10−14s−1
5Myr
6Myr
20Myr 40 km
10 km
![Page 120: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/120.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
���� ����� �� � �� ����� ����� ����� ���� ������� ������ 35 �� 60Myr �
���� ������ ���� �� �� ������� ���� ��� ��� � ����� �� ��� ��������� ��
����������� ����� ������ �� � ���� � ���������� ������� ���� �������� �� ����
���� ��� ����� ��� ���� ����� ����������� ��� ����� ���� �� �������� ���
���������� � ��� ���� ����� �� ����� �������� ���� ����� � � ��� ��������
� 40 km � ����� �� 20 km � ����� ����� ���� !��� "�#�$�
�� 60Myr � ����� ���� � �������� ������� % ��� ����� ���� ��� �� ����
����� ����� ��� ������� ������ ���� �� �� ����� �� ��� ���� � ��� ����� ����
����� ��� � ��������� ������� �� ��� ���� � ������ ��� ����� ��������
������� �� ��� &�� �� �������� !���� "�#� �� "�#�$� % ��� ����� ���� ����
�� ���� ����� ����� ��� �������� �������� ���� ������� ���� �� ������ ��
������� ������� ��� ����� !���� "�#� �� "�#�$� ����� ������� ���� � �������������
� ��� ���� ����� ����� �� ������������������ ��� �� !���� "�#� �� "�#�$�
% ��� ���� ����� ����� ������� �� ��� &�� �� ��� ��������� ��� ���� �����
�������� ��� �� ��������� � ����������� �������� %� ���� ��� ��� ' �� ���
����� �� ����� ��� � ��� ����� ���� �� ����� ���� ����� ����� ������ ����
� ����� �� ��� ������� ����� ���� �� ��� ��� ���� ������� ��� ����� ���� ��
����� �� ��� ����� !���� "�#� �� "�#�$� (�� ��� ��� ��� ���� � ����� ������ ���
������� ����� ����� ������� �������� � ��� ����� ����� � ����������� �� ��� �
�� � ��� ����������� ������ ��� ��� �� �������� ���������� ��������� � ���
����� ���� ����� �� �� � � ������ ��� ���� ��� ��� �� ������ ������� ����
��� ����� ����� ��� ���������� ���� � ��� ����� �� ��� ���������� !��� "�#�$�
)��� ��� ��� � χvolc = 20% �� ��� ����� �� ������ ��������� �� ���������
����� "�* �� !��� "�"$� ������� ���� �� ���� ���� � ��� ������� ���� 20%
�+����� �� ����������� �� ��� )� ���� 80% �+������ �� � ��� ������ ����
��� !��� "�#$ ����� ������� ��� ��� ����� � ��� ������� ���� ������� ���
��� �� �+����� �� �� 20% �� ����� ���� �� ������ ����� � ��� ����� ����
� ��� ��� �� ���� ������ ������� �� �������� ��������� �� ��� �������� ����
����� ��� !���� "�* �� "�"$� ��� ���� 0.5Myr ��� �������� ������������� �� ���
����� ����� � ��� ��� � ��� ����� !��� "�"�$�
,�� � ��� ��������� ����������� ��������� ������� � ��� ������ ��� ��� ����
������ � ��� ����� � ���� ��� ����� ������ ��� � ��� �� ��������� �����
� ������ ��� ����� � ��� ������ ��������� ��� !���� "�* � "�"$� % �������
-."
![Page 121: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/121.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
��� ���� �� ��� ����� ������ �� ����� �� ��� ������ ��� ������� �� ���� ������
�� ��� �� �� ���� ��� ��� ��������� ������ ������� �� ��� ����� ����� �� ��
�� ������� �� ��� ���� ������ �� ��� �� �� ���� ��� ���� �������� ����� �� �����
���� ���� ������� �� ����� �� ���������� ���� ��� ����� ������ �� ��� ������
��� ������ ����� ��� �� ������� ���� ���� ����� ������ � �������� ���� ��� �
���� ���� ��� ������ ����� ���� ����� ��� �� ������ ����� ���� ��� � �������
����� � ����� ���� ����� ����� 1.0Myr � ��� � ��� �� ��� ���� ���������
�� ��� �� �������� ��� ���� ��� ��������� � ����� � �� ��� �����������!����� ����
����� ������ ������ ���� ���� ��� �������� ���� ��� ����������� �� ���� ��� � ��
�������� �� � ����� ���� ��� ����� ��������� ��� ��� �� �� ������� �� ��� ��������
��� ����� ������ ����� 1.4Myr ��� � ���� ���� ��� ������ ��� ����� �� �������
����� ��� ������� �� ��� �������� ��� ��� ��� ������� ��� �� �� �" ��� ����� ����
��� ����� �� ������� � ����� ���� ����� ������
4.3.3 Influence of felsic crust
��� ����� � �� ���� ������� ���� ��������� ���� ����� ��� �� ���� � ��� �����
� �� #������� �� ������ ����� ���� ���� ���� ���������� ����� ����� ��� ���
�� � ������ ����� �������� �� ���� ��� ������ ���� ������ ����� ������� ��$
�� ��� �� �� ���� ���� ��� �������� ������� ���� ���� ������ �� ����� ���� � ������
�� �������� �� ���� ����� �������� �% ��� � χvolc = 100%& �� ��� ���� �� ����
����� λmelt = 1.0 ��� ε̇healing = 0 s−1& ��� ���� ��'� ��� � ��� ���� ���� ������ �����
(� ��� $��� 3Myr ��� ���� �� �� �� ��� ��� �� ��� �����& ������� � ������� ��&
������ �� ��� ������� � ���� ����� � ����� ����� ��)� ��� ��'��� *������& ����
������ �� ��� ���� ��� � ��$ ��������� ��� ������ ������� ���� ��� ������ �����
��� ��� ������ �� �� ���� ������ �� ��� ���� ��������� ����� ���� ��� ������ ��
�� ���� ��� ����� 6Myr ������ �� �������� ��� ���� ���� ����� ��'��� +����� ���
��,� 100Myr ����� ���� �� ������ � ������ ���� ��� ������ ��� �� ���� ������
��$ ���� ��� � ���� ���� ���� ��� ��������� ���� ���� ��� �������� �� ������ ��'
�� ��'��� ����� 100Myr ��� ����� � ����� ���� ����� �� ������ ���� ����& �����
����� �� ���� �� ��� ��������� ���� ������ ��$ ���� ��� � �� ����������� ����
��������� ����� ��'��� � ��� ���� ����� ���� �� ��$ ��������� ����� ���� ���
��������� �� ��� �� ��� -��� ��� ��� ���� ���� ��� ������������� ��� ����
����� �������� ����������� .�� �� ��� ������ ���������& ��� ������� �����
�� ���� ������ ������� � ������� ����� ��������� ����� ��'��� ��� ��� ����
/0'
![Page 122: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/122.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
������� ������� ����� ��� ������� �������� �������� � ��� ��� ������
�� ������� �������� � ��� � �� ������� ����� ����� � ����� �� �������� ������
�� ��������� � ������ ������� ���������
���� ����� ����� �� ! ����� ��� � � �� ��� ������ ������� ������� ��� � ����
����� �� ���� ����� � ���� ������� �� ����� ����� � ������ ��������
���� ��"�!� ������ �� �� � � ������ ������ #�� � �� ���������� ��� � � ���� ��
�� ���� ����� �χvolc = 100%� λmelt = 1.0� ε̇healing = 0 s−1!� #��� � ������ ����
����� �������� ������ ����� ���� �� � � ������ ����� ������ ���� �� � � �������
���� ������ � ��� � � ���� ����� ������ ����� �� �������� ����� �� ����
���� �� ������ ��$� �� ��$%!� &����� �� ������� ��� � � ���� �����'���� �����
�������� ����� � �� �������� ������ ����� ������ �� � � �� �!� #���� 60Myr �
� ������� � � ����� ���� � � � ������ � 40 − 50 km ������� � � ��� �� ���
� 20 − 60 km ����� �� �!� (� ������ ��� � ������ ������ ������ � ��������
������� � � ����� � � � �������� �����'����� ������� #� � �� ��� � �
���� ����� ���� �� � � ���� � � � ������� �������� )���������� � � � ���� �����
����� � ��� ������������� �� �������� ����������� ��� �������� ����� ����� �� � �
����� ������ �� �� ��$� �� ��$%!� *�������� ����� �������� � � � ����� ������ ���
�� �������� � ������ ������ �� ������� �� � � �������� � � ����� ���� �� � ���
� ������ �������� �� �������� ��� � ����� � ������� ������ �� �������� ��� '
�� ���� ����� ����� �� �!� #���� � � �� ����� �∼ 70Myr! � +�������� �� �������
�� ��� �� ���� ���� � � � ��� �������� � �����'� ������ � ��������� ����
� ��� ������ ����� ������ �� � ������ ��� � ��������� �� ��� ���'
������� �� ������ �� ���� ������� ������ ������ �� � �� ��$�!� � �� � ��� ����� �
���� �� �������� � ��� ����� �� ��� ����� � ��� � � ���'���� �������� � ��
������� �� � ��������� � � � ��� �� ��� �� ���� ����� ������ �� �� ��$�� ��$�
�� ��$�!� #���������� � � ��� �� ����,������� ���� ������� �� ����� �� � � �� ��
������ ����� ������ � �� ������ ��� �� ���� �� ������� �������� ����� �� �!�
30Myr ����� � � ������ � � � ������ � ��� �100Myr!� ������� �� ��� �� ����
� ������ ��� ������� � ����� � ��� ������ ������ ��� � ����� ������ ����� � 20 km
�� � ���� ���� ����� � 30 km� �������� � � ���� ������� � ������ � 50 km� #�
� �� ������ � � � �� ����� ��� �� ��� �� ������ �� � � ���� ����� �� ���������
�������� �� � � ���� ����� �� ���� ���� ������ ���� ������ �� �� ��$�� ��$
�� ��$�!�
-.
![Page 123: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/123.jpg)
Time: 2.79 Myr
Time: 5.82 Myr
Time: 16.52 Myr
Time: 37.97 Myr
Time: 57.53 Myr
Time: 116.63 Myr
a
b
c
d
e
fDome-and-keel
New maficlower crust
Flood volcanism
Dome-and-keel
Depleted mantle
Sediment wedge New crust
χvolc = 100%λmelt = 1.0 ε̇healing = 0 s−1
![Page 124: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/124.jpg)
Time: 2.93 Myr
Time: 11.02 Myr
Time: 64.60 Myr
Time: 71.66 Myr
Time: 82.41 Myr
Time: 84.35 Myr
Time: 113.48 Myr
a
b
c
d
e
f
g
New maficlower crust
Eclogitedripping
Lithosphericdelamination
Eclogite/lithospheredripping
Depleted mantle Maficunderplating
Dome-and-keel
χvolc = 100% λmelt = 1.0 ε̇healing = 0 s−1
40 − 50 km 20 − 60 km
![Page 125: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/125.jpg)
1000 1200 1800 2400 3000 3615
Density [kg/m3]273 400 800 1200 1600 2000 2313
Temperature [K]1e+18 1e+20 1e+22 1e+24
Viscosity [Pa·s]lhd
kgc
jfb
iea
Tim
e: 5
.64
Myr
Tim
e: 8
0.20
Myr
Tim
e: 8
3.90
Myr
Tim
e: 1
26.5
5 M
yr520 400 300 200 100 0km 520 400 300 200 100 0km 520 400 300 200 100 0km
0
100
200
300
400
520
km
0
100
200
300
400
520
km
0
100
200
300
400
520
km
0
100
200
300
400
520
km
χvolc = 100% λmelt = 1.0 ε̇healing = 0 s−1
![Page 126: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/126.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
4.3.4 Influence of melt-induced weakening
Time: 8.41 Myr
Time: 1.55 Myr
a
b
0km 1002003004005200
100
200
340
km
0
100
200
340
km
������ �� ��������� �� �� ������ ��� ����� ������ ����������� ������ �λmelt = 1.0�ε̇healing = 0 s−1� �� �� ���� ��� ����������� ������ �λmelt = 0.01� ε̇healing = 10−14s−1������ ������ ���� ��� ���� ������ ���������� �� ���� ���� ����� �� � ������� ������� ��χvolc = 100%� ���� ����� ��� � ! ����� �� ��� ���� �� ��� ���� �������� ����� "������ �� ��� �������� ���� � #��� $�%�� &���� ���������� �� ������� �� � ��� ���� �� �� ����������� ������ �� ������ ������ �� ���� ���������� !�� �� ��� ������ ������ ������� ���� �� ��� �� ���� �� ������� ���� �� �� ������
������� ���� ���� ���� ��� ������� �� ��� ����� ���� ������ �� �� ��� � ����
����� ������ �� ���� ��� � ! �� "�#� �� ���� �� ��# �� $�%�� "��&� $�� ����� %� ��
���'���� � ������� (�� �%��� � ���� �� ���� ������� �� �� ���� �)����� ��
�� �� �λmelt = 0.01& ������ ���� �� ��� � �� ���� ��� �� ����� �� ��� ���
� �� �ε̇healing = 10−14s−1&� *� ��� ����� ���� ������ �� ������ � �����
�λmelt = 1� ε̇healing = 0 s−1&� ��� ���� ���� � �+����� ������ !��� � ��� � � ��
��� � ��� ���� � �� ����� ���� ������ �� ��������� ������ ����� �������� ���
���� � ! �� "�, � �� ����� ���� ������ �� �� ����� � ! �� "�� � �����&� -���
������ %��� ���� ���� �� ������ � ������ �� ��� ���� ������ �� ������ ���� ��
���� ����� �� �� ��� � � �� �������� �%�� �� � � ������� ��� ���� � � �� � �
��� ��� �� ������������ ���� �! �� "�#%&� .��� ���� �! �� "�,&� �� �� �� ��� ���
���
![Page 127: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/127.jpg)
Time: 0.89 Myr
Time: 3.24 Myr
b
a
Crustalconvection
Diapir
Lithosphericdripping
Eclogite drip
Overthickened crust
χvolc = 100%λmelt = 0.01 ε̇healing = 10−14s−1
χvolc = 100%
λmelt = 0.01 ε̇healing = 10−14s−1
∼ 8Myr
∼ 1Myr
3Myr
![Page 128: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/128.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
������� ���� ������ � ���� � � ���� � � ���� ����� �� ����� � ����� ��
���� �� ������ ��� ���� ���� � � ����� ��������� ����� ������ ������ � ���
�������� � � ������� ����� ����� � ���� �������� �3Myr� ��� ���� �����
������� �� ���� ������ ����� � ���� ����� ���� ��� � ����� ����� � � ��
���� ���� 60Myr ����� ��!���
4.3.5 Influence of layered crust
� �� ����� �� ���� ����� ��� � ���� ����� ���� ��� � ������� ��� � �����
���� � �� "���#�� � � � ���� ���� � ���������� $ 75 ������� $�� ���� �����
���� � ����� �%��� �� � χvolc = 20% � � ��� � ����� ����� � � �λmelt = 0.01�
ε̇healing = 10−14s−1��
&��� ��� ����� ��'(� � �� � � ������� ���� � ����� ������� ��)� ���� � � ����
��� ��)� ����� � ��� ��� � ���� � � �������� ����� � �������� ��� �����
���� �� ���� �� � ���� ����� � �������� ��� ���� ���� �� ������ $���������
������ ��� �� ������ ���� ��� �� &� ����� �� ��� ����� �� ���� ���� � �
����� �� ��������� ������ ��� ������ *�� ��������� ����� ����������� �� ���� � �
�� ������ �� ����� �� ������� ������ ��'(� � � ��'(��� *�� � ���� ����� ������
� � �� �� �� ������ ����� ������ ��� ������� � � � �� ����� *��
������� � �� ������ �� �����)�� ����� �� ����� ��� �������� � �� ����� ����� � �
�� ����� ����� ��'(��� *�� ����� � � �� ��� ����� �� ���� ����� ���� �� �����
*�� ����� �� ���� �� � �� ����� � �� ������ ���� ������ � � ����� + �
�� �� �� � � �� ��� ����� ����� ��'(��� *���� ����� � ���� ������ ������
����� ���� � � � �� ��� ���� ��� � �� � ���� �� ��� ������ ���� � � �� � �
���� � ������� � �� ����� ,� �������� ���� � ����� �������� � ���� � � ����� �
���� � ����� ���� � �� �� �������� � ���� �� � ������� � � ������ �����
����� ��'(��� -�� �� � � ��� �� � ������� ������� �� ������ ��� ����� ��
�� ��� ������� �� ���� ��������� �� ������ .�� ������ ����� ���� ����#
� � � �� ������� � �� �� � � �� ����� � � ���� �������� � ����������
�� �� ������� ��� � �� �� �� � ����� ������ ��'(� ��'(��� ������ ���� ��
������ ����� � ������ ��/� � � �� ����� ������ � � � �� ����� ������ ���
�∼ 10 km� ���� �� ���� �������� ��� ����� �∼ 30 km� ����� �� �������� �
���� � ������ ��'(� � � ��'(��� ,� ������ ��� �� ��� � ���� ��� ��� ��������
����� � ������� � ���� ����� � � ���� �� �������
''!
![Page 129: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/129.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
����� ��� ��� � ���� ����� ����� �� �� ����������� ���� �� �� ���� ���� ���
�������� �������� ��� � ����� ���� ���� ���������� ��75 ��� ���� �� �� � ��� ������
������ ��� �� ��� ������ � ��� ����� ����� ������ ���� �� ��������� �� �� ����
�� ���� ������ ��� ������ ���� � ��� !�""�#� $�� �������� ���� �� ����� �� �� �
���� ������ ����� ��� ������ �� ���% ����� ��� ������ &��� �������� ������ �������� ��
���� ������ ����� ���� ��� ��� ����� ������ ��� ���� �� � ������ ���� � ������
� ���� !�""� ��� !�""�#� �� �� ��� ����� ��� ��������� ���'�� ���� ������ ������ ���
�������� ������ �� ��� ������� ��'��� ������� ��� ��� ������� ����������� ������
����� �� ���� ��� ��� �� ��� ����� ����� � ������ ���� ������������� ������� ��
� ������� �'����� � �� ��� ����� ���� � ���� !�""� ��� !�""�#� (���'��� � ���
∼ 1Myr ��� ��� ��������� ���'������ ������ ����� �� ��) � ��� !�""�#� ���� �∼ 3Myr#
������ �� �� ����� ����� ��� � ����� �������� ������ ����� � ���� !�""� ��� !�""�#�
(���'��� ��� ���� �� ����� �������� ���'������ ���� ������� ������ ���� ��� ���%���
����� �� ����� ���'� ������� � ��� ������ �������� ������������ �� ��� ��������
��� ��������� ����� ��� ������� �� ������ ����� �� ��������� �� ������ ������ ���
��� �������� ���� �� ����� � ���� !�""� ��� !�"" #� &��� ����� ����� ���� ���%�
������ ��� ����� ��� �������� ������ ����� ���� �� ��� ���� ��� ���'�� ���� ���� �����
� ��*� ������ �� ��� �� ��� � ��� !�""�# ��������� ���� ������ ����� � ��� !�+# ���
����� � ��� !�,#� �� ������� � ���� ������ ������������� ������� �������� ������
�� ������ ������*�� ��� ���� ��������� ������ ������ ���������� � ���� !�""
�� !�""�#�
����� ��� � ��� !�"-# ��� ��� ���� ��� �� ��� � ��� !�".# ��� ��� � ��� !�""# ��
���� � �������� ����� �� ���� ��� � ��*� ����� ����� &�� ������� ������ �����
����� �� �� � ��� ������ ��� �� ���� �� ���� ������ ���� ������ ������� $��
��*� ���� �� ����� ����� ��� ����� � ��� ����� ��� � ���� � ��������� ������ ��
��������� �� ��� ������ � ��� ����� ���� � ��� !�"-�#� &�� ������ ���� ������ � ��
��� ����� ���� ����� �� ���� ��������� ��� �� ��� ����� ���� ����� �� �'�����
����'������ � ���� !�"-� ��� !�"-�#� /����� ������ ���� ��� ���� �� ������ �����
����� ��� ���� ����� ������ �� �� � ��� ���� ��� ����� ��� �� ���� $�� ��*�
���� �� ������ �� ��� �� ��� � ��� !�"-�#� ����� ��� ������'� ������� �������
�� ��� ��������� ����� ���� ��� ������ �� ������ �� ���� �� ��� ����'��� ������
� ��� !�"-�#� &��� ����� ����� '������� ���� ��� ���� ���% ������ ��� �� �����
����� ��� ��������� �� ��������� ��'��� ���'��� ������ ���� ����� � ��*� ��������
�� ��� �� ��� � ��� !�+ #� � ��� 20Myr � ����� ��'������� ��� ����������� ������
������� ������� ������ ������� �� ��� ������� ��������� �� ���� �)�������0 20 km �
""1
![Page 130: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/130.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
������ ���� ��� �� 20 km �� ���� ���� ���� ���� �� �� ��������� ��� � �
�� ������� �� �������� ����� ��������� �� ������ �� ����� ������������ ���
26Myr �� ���� ��� ������ �� ������� ������� ��� �� ��������� ���� ���
��� ��� �� ������
���
![Page 131: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/131.jpg)
Time: 0.61 Myr
Time: 1.29 Myr
Time: 1.73 Myr
Time: 2.15 Myr
d
c
b
a
Solid lid
Eclogitedripping
Lithosphericcarapace
Crustalconvection
Solid lid Eclogitedripping
χvolc = 20% λmelt = 0.01ε̇healing = 10−14s−1
![Page 132: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/132.jpg)
Time: 0.34 Myr
Time: 0.49 Myr
Time: 0.58 Myr
Time: 0.89 Myr
Time: 1.16 Myr
Time: 3.39 Myr
Time: 5.33 Myr
Time: 13.43 Myr
a
b
c
d
e
f
g
h
Sinking ofmafic crust
Embryonic mantle lithosphere
Crustalconvection
Solid lid
Thin mafic lid
χvolc = 20% λmelt = 0.01 ε̇healing =10−14s−1
![Page 133: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/133.jpg)
Time: 0.52 Myr
Time: 0.99 Myr
Time: 1.94 Myr
Time: 3.50 Myr
Time: 4.04 Myr
Time: 19.98 Myr
Time: 26.23 Myr
a
b
c
d
e
f
g
Eclogitedripping
Sinking ofmafic crust
New maficmiddle-crust
Thin mafic lid
Lower crustalconvection
Upper crustalconvection
χvolc = 20% λmelt = 0.01ε̇healing = 10−14s−1
![Page 134: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/134.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
4.4 Discussion
4.4.1 Magmatic processes, short-term crustal thickening and over-turn, crustaltectonics
��� �� ��� ����� �������� � ��� ���� ����� ��� ������ �������� �� � �� �
������ ��� � ����� �� �� ������� �� ��������� � ����� � � ����� �� !" � �
��������� �� ��� ��#��� � ���� ������ �# ������������� �����$�%� ����� ��
���� ����� $��� �������� &��� $��� ����� �� %�� ��� � ��� '���� �' ���
((() *� +� � �� , �� ���� ���-� �� .�"� /# �� ����� � ��� �# ��� ���� ������
� � � 0��"� ��� ���� �� ����,� �� �� ���� � �%�� #��� ����� �� ��,� � ��� ���
�������� �� ���� ���() *� +� � �� , �� ���� ���.� �� .�"� /# ���� $��� ����� ��
����� � #����� ����� � � ������ ����� � �� ����������� %���� ������ #�������� �� �
����� � #� ��������� �� ����� � �0���� � �� ���� ((1) 0����� � � �������� ���-)
*� +� � �� , �� ���� ���.� �� .���"�
'� ��� ��� ���� ������ � ����� � �� ���������� � ��� ��%� ���� � � �����
����" ����% ��� ��� � ��� ���������� �2��� .�!"� %���� ������ ������ �������
�������� � � ������ �������
3��� �������� 4 $��� ����� �� � #����� ����� �� %��� �� ����� �� ������ 4
� ������ �� ������� ����� �# ��� ����� / � ��� �� ����� �� ,� � �# ��� �%��
#��� ����� �� ��,� � �� ��� #����� ���� � � ������� ��� �# ��� � ����� � #����� ����
����� �� � �� ������� ����� � � ��� #����� �# ��� ������� ����� ��,��� �����
������� � ������ ���� �� ���� ���� 5����� � ����� '������� �*� +� � �� ,
�� ���� ���.) 6��,� � ���."� +������� � ����� '#��� �*� +� � �� ,� �� �"� / �
%��,� ����� %��� � ���� ��� �# ��� ���� �� �������� ���� � ���� ������� �� ,� �
� � ��� � ��,�� � ��� #� �# � ���� � �� �� �� ������ � ���� �� ��� �� ,� � �# ����
�������� ���� � � ��� ��� � �# ��� ����� �� �������� ���� ��,� �2��� .� !�) 0���� �
�� ���� ((1"�
/ ������� � ����� �# ������ �� #����� ���� � �� ��� ����� �� ��,� �� ���� �
����� � �7��� #� ����� � � ����� ������ ������ �8��� �� ���� ����) 9�� �� ����
���!) �� ��#�� �� ���� ���."� /� ��� ��%���� ��:���� �� �������� ���� �7��� #� �������
����� ��� �� ��� ��� � �� �# ���� �������� �������� �� ������ ����� ��
1
![Page 135: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/135.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
��� ���� ��� � ���� � ����� � ��� ���� ��� ��� ��� ����� ����� ��� ��������� ��
��� � �� �� ���� ��������� � ����� � �� �� ������ �� � �� ���� ����� �� ������
�������� ��� ������� ������� �� ����� �� ��� ����� � �� ������ ���������� �� ����
�� ���������� ��� �� ������ � ������ ��������� ��� ���� ������� � � � �� ���
������ ��� ��� ������� ���� � !�� ������� �� �� ��� "#$%�&�
4.4.2 Crustal thickening, destabilisation and recycling into the mantle
�� ��������� �� ��� ��� ����� �� ���������� ��� ���� �� ������ ��� ��� � �������
���������� '������ � ������ � �������� �������� ��� �� ����� ��� �� � �� �����
���� � �� ���� �� �� � � �� ��� ���������� ����� ������� �� ���� ��(� ����� ���
��� ���� �� ����� ������ ��� � �� ���� ��� ����� � ��� ��� ������ ���� ����(
� ������� ���������� � ��������� �� ���� ������� ��� ������� ������� ������������
� ������ ��� ����� ������� ������ ������ � �������� � ��� ����� ��� ������
��� �� ������� �� ������ ���� ��� �� ��� �� ���� ����� ������ � ��� )��� %�*�&�
+���� ��� ���� ������ � ���, ��������� ��������� �� �������������� � �������(
�� �������� ���� ��������� �� ���� -���� �� ��� "#$.& ��� ����� �����(���& ��������
��������� �� � ��/ ��� � ������� � -0123 ��� �������� "##4�5 )������ ��� -�����
��������� � � �������� �&� 6 �������� ����� ������ 7 ��� � �������� -0123 ���
�������� "##4�& ��� ��� � �������� � ��� ��� ������ ��� �� ����� ��� ��������
��������� � � �� � ��� / �� -0123 ��� �������� "##4�& ���� �� ��� 8 � � ���
��(����� ����� � ������ � ���� � ����� ������ ��� ������ ����&�����������
���� )���� %�"� ��� %�"�&�
4.4.3 Long-term tectonic processes
)� � � ��(���� ����������� 10 s � 100 s � Myr&� ��� �� ��(���� ����� � ������
������� �� ��������� �� �� ����� ������ ����� �� �������� � �� �� �� ������� �������
+����� ������ ������� ������ ��� ����� �� ���������� ������ ��� ���� � � �������
9��������� :�� �� �����;& ���� ��� �� ����� ��� ��� ��������� ��� ������� ���
� ��� ���������� ��� �� �������� � � �� �� �������� ��� ��� :��� �� �����; � �
��� ��������� � � ���� ����� � ��� �� ����� ��� ����� ��� ������ ����� � ��
Myr, � ����������� ������ ����� ���� ����������� ������ ��������� � ��� ����� ������� �
��� ������ �9��������& ���� ������ ����� ��� ������ �� � ������ ��� ��� ���
$$<
![Page 136: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/136.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
������ �� ���� ���� ��� �� � �� � � ��� ��� � ���� ������ ���� ��� �� ����� �������
���� �� � �� ���� � ��� �� � � ���� �� � ��� �� �� !� "�� �� ��##��
����� � � � �� $��� %������ � � ��� ����� ������� �&�� � � ∼ 15Ma �� ����� �
�& ��� � ����� '�� �� � �
4.4.4 Mantle convection patterns and lithospheric growth
(� ���� � ��� ��� �� �� ���������& ��� ����� ) ���� ��� �� � ���*��& � � ����
��� ���� �� � ��� �� �� (� ��������& ���� ���� � �� ���� ��� � ���� ��
� ∼ 120 km� )� �� ����� � � ����� ��& � ���� � � � � � ����� ��+�� �� ��+���
����� �� ��� ���� � � ������& ������ � ������� �� �� ����� � � ��� �����*����
��� ���� � ���� ����� �� ������& �,� � � �& ����� ���� � ��� � ��� �� � �� ��
���� �� �� �������� � ������� ��� ���� ��� ���� ����� ��+���� (� ��� � ���� � ��
��� � ���� � � ��� ��� ���� ��& � ���� ��� ����� � ���� �*���� ��� ���� � ���
� ��� �� ��������& ���� ���� ��& �� -���� ������� �� �������� ��� ������ 1− 2
����� ��� ���� � ��� �� � ��� �� �� ��� � �� ���� � ���� ��� ����� ��& � �� ��*
� ���� ���� �� ���� � � ��� ��� � ����� �� ��� � ��� ��� � �� �� ���� � �����
��� ��. � � ������� �� �� ������ ������& �� �� �� ���� ������� �� �������� ���
��� ���� �� �� ��� ��� �� ���� �
+�#
![Page 137: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/137.jpg)
Small-scale convection
0°C400°C800°C
1200°C1400°C
1600°C
Time: 20.41 Ma
Small-scale convection
0°C400°C800°C
1200°C1400°C
1600°C
Time: 2.70 Ma
b
a km 01002003004005200
100
200
300
400
520
km
0
100
200
300
400
520
km
![Page 138: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/138.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
4.4.5 PT-conditions for generation of TTG-crust
Time: 83.43 Myr
0.6%
69.7%29.7%
10 kbar
20 kbar
Time: 2.68 Myr
69.1%
12.3%18.6%
10 kbar
20 kbar
b
a km0
100200300400520 0
100
200
300
400
520
km
0
100
200
300
400
520
km
������ ��� �� ����������� ���� �� ��� ��� � ��� ����� ��� �� ���� ����� �� ��� ��� � ���������� ��� �� ���� ����� ������ �� � ���� �� ��� � ���� ����� ��� ����� � ���� � 0 10 ��20 kbar �� ��!� ����!���� � "�� �#��� � �������# ��� ��$� ����� %���� �� �� �� ��� ��&��!�� � �� �� ���� � � �!��� �� � �� � �� �� � ��� �� ��!� ��� �� ��� �
��� ������ �� �� ��� �������� ������� �� ��� ��������� �� ������ ����������� �� ��
��� �������� ���������� ������ ���� � ����� ����� ���� ������ �� �� ��� ���� �� ���
����� ����� �������������� ��� ��� ����� � �� ��� ������ �� � ������� ���������
�� �������� ���� ����� ������������ ��� ���� !!"#� ��� ��� �� ���� ���� ����
��� � ����� ��������� �� ������ ����� ���� �������� ������� ���� �� �� ����� ��������
$
![Page 139: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/139.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
�� �������� ��� ��� ����� � ��� ������� �� �� ��������� ����� ���� ������ �����
����� ���� ������ ��� �� ��� ������ ���� ����� � ��� ��� �������� �� ��� ������� �
�� ���� � !""# �����$������� 20% �� ��� �� ���� ���� ������� �� ��� ��������
�0 − 10 kbar#� 60% ���� ���� ������ �������� ������� �� 10 − 20 kbar � � � �����
20% ���� ������������� ������� > 20 kbar�
��� � � �� ����� � ��� %������� ������� ���� � � ��������� � ��� ����� ���� ��� �����
���� � � ������������� �� �� ��� ��� ��&��� � ������ ��� �'��� (�"(�# � � �����
�'��� (�"(%#� �������� ����� �� ���� ��&��� � �������� )�� ������ %��� ������ �����
��� ���� ��� ���� ����� ����� �� 35 km �� ���� ������ ����� ����� �� 83Myr � ��
�� ���� ������ � ��������� ����� %������� ����� � ��� ������������ ����� � 30% �
��� ������������ ����� � � 70% � ��� ������������� ����� �'��� (�"(%#� *������ �
��� ���� �� ����� ��� ��� 2.7Myr# ��� ��������� ����� %������� ����� �� ������%���� ��
�������+ 70% � ��� ������������� 20% � ��� ������������ � � 10% � ��� �������������
����� �'��� (�"(�#�
�� ���� ������%�� �������� �� ����� ��� �� ���� ��� ��� ��� ����� ������ �����
��� �� ��������� %� � ��������� �� ������� �� � � ���� ����� ����� �� �������� �� �����
������ ��� ����� ���� ����� ����� �� ���� ���� %� ������� ������� � � �� ������
��� �� �������� ��������� ����� %����� � ��� ��������� ����� %����� 0− 10 kbar
�'��� (�"(�#� , '��� (�"(% ���� ����� ����� ������� ������� � � � ������������
��������� � ��� � ��� ������� �������� � � ��� ����� �� %��� � ��� � ����� ����� �����
��� ����� ������ �� ������ ���� � , ���� ����� ������ � ������� ���� �� ��� � �
��� ����� %�� ��� ��-�� ����� � �� %����� ����� � ��� ������� ����� ���� �����������
����� �� ���� ����� � �������� � ������ �� ��������� ����� ����� ����� �� �� ���������
����� ��� � �� �� ������ � �� ������ ��� � ������ �� ����� ������ �� ���������
����� %������� ����� � ����� �� � �� 15% �� ����� ������ ����� � � ���� ��
������ �� ���� � � ������������� ��������� ����� %������� ����� �� �%��� ��� �����
����� ��� ������ �� ������������ ��������� ����� %������� ����� � ����� ��� �� ������
1000 ����� �������
*�� ���������� �� ����� ���� ��� ���� � �� ����� ���� � � ������������� %������� �
������ ���� ������ ���������� ��� ��&��� � ������ �� ��� ������ ����� �� �������
� � ��-�� ������� �������� �������� ������ �������� � �� ������ ��� � � �����
������� ��� �� �.������� �����/� '���� (�0% � � (�"0�# ������ ��� �� ������� �� ��������
����� ���������� 1������ �� � � ������������ ������ � � �.������ �����/� '���� (�0�
� � (�"0%� ��� ���� 2������� �� ���� !!3#�
" 0
![Page 140: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/140.jpg)
������� � ��� ���� �� ���� ���������
4.4.6 Consequences for subduction initiation
��� ����� �� ���� ����� �������� �������� � ����� �������� �� �� � ��� ���
�������� �������� ������ ��� ���������� ����� ��� �������!� ����"� #�� � �� ��$�
���%� ��� ���������� �������&$ ' ����"�� ���(�� (��� "� ������������ ��"������
�)��� �� ��$� ���*� ��� �������!� ����� #�� � �� ��$� ���%&$ ������ "�+�����+�
��� "���,�� �� ��,���� ���� ����� (��� ����������� (��!����+&- �$+$ .�+$ /$����
.�+�$ /$0� ��� /$0+� .�+�$ /$/� � /$/� ��� .�+�$ /$�� ��� /$��$ 1(�,��� ��� ���!��+
��"�������� 2���"3 �� ��� � (��! ���� ��� ,�� 1���� ��� ,�� ��� 4��+� ���*&
� ������� � ��"������ ��� ����� � �� � �������� ���� ��� � ���! 5 (���� ���
������� ������� �������� � +�( �6����� ��� �������� ���7� ��� �������!
�� ��$� ���7� ���/"� #�� � �� ��$� ���%&$
4.5 Conclusion
'������ �������� �������� ��� ���������� �������+���� ��� ���� ���,��
" ����+ ������� ��� ����������� +�(��$ ��� ,������!���� �����"�� ����� �� ���
,�� " ���� � ���+��� ����� � ���� �������� �1��8"��+� ���/& ��� ����������$
9� ��� �� ����� ������������� ����� :( ���,�� ������� +�(��� �������� ���
������� �������+ " ���+��� ��� ����+ ���� � ��� ���� ����� �� �� ����+� ���
;�� " ��� �������+ � ������� ������� "��! ��� ��� �����$ <� ��� ���� ���� ���
����� ��� � �������� ��,����� �� ��� (��� ��,����� "���+ �������� " ��� ��
��+ � �+���� ������ ��� ��� ���!��+ � "������� ����� ���� " :� ,������
�'����� �===� ��� �������!� �����&$ ���� ����� �� �>����� �?����� (� � ����
��,�� ����+� ��� ����� ,�� ��,����� ��� �������� ����+� ��� ������� "������
����� ������� ��� ��� ���� ��,��� �� ���(�� � ��� '������ �����> �� ������"�� "
@���� ����0& �� ������� � ��� ��������� ��� �@�� ��� <�""� ���0&$ .�������
�� (� ���� '������ �������� �������� � "� ��������� ��� �( �������� ������-
��& ' ��+�� ��� ������,�� ����� 2+�(�� �����3� (���� ����� ��� ���������� +�(
�� ����!����$ ��& ���� �� ���(�� " � ���� ��� ����������� 2��,�� �����3� (����
�����"�� ����� � ��� ����� ��� ���������� ��� ��,�� ;��� ,�� �������+ ��� ����� ,��
����������$ ���� ������� � ������� ,������ ��� ������ "��� ��++����� �� ���
'������ " ��,���� ������- �A��� ��� B� �� ��==�&� C�+��� ��� ,�� �!�� �����&�
,�� ������� �� ��$ ����%"&� 4D���� ����E&$
��/
![Page 141: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/141.jpg)
����������� �����
Supplementary materials�����
�����������������
��� ���������������������������������
����
�����
������������������
����������������
�����������������������
���
������
������
� �����������������������
�������� ��
��������
!�������
ρ0
k�������
Hr�
HL
C0�C
1φ0�φ
1γ0�γ
1σcrit
Cp
[MPa−ns−
1]�[−
]�[kJ]�[
Jbar
][ k
gm
3
][K
][
Wm
·K]
[ μW
m3
][ k
Jkg
][M
Pa]
[−]
[−]
[MPa][ k
Jkg
]
"��
������
#����
�����
����
$�������
�����
����
%��
�� �����
����
&��
'���(���
)��
���
BD
=1.97·1
017�n=
2.3�
Ea=
154�Va=
0
*++*
2600
2400
2750
2400
2700
2400
2950
2400
�����
������
�����
������
�����
������
�����
������
0.64+
807
T+77
*++*
,������
*++*
-�����
*++*
2.0
2.0
2.0
2.0
1.0
1.0
1.0
2.0
. 300
. 300
. 300
. 380
1,1
1,1
10,3
1,1
1,1
1,1
10,3
1,1
0.2,0.2
. 0.6,0.0
. 0.0,0.0
. 0.6,0.0
.
0.0,0.25
. 0.0,0.25
. 0.5,1.5
. 0.0,0.25
.
0.03
. 0.03
. 0.03
. 0.03
.
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5
1.0
1.0
#����
��/������
%��
����/�����
$�������
��/�����
0����������
An75)��
���
BD
=4.80·1
022�n=
3.2�
Ea=
238�Va=
0
*++*
3000
2800
3000
2800
2900
2400
�����
������
�����
������
�����
������
1.18+
474
T+77
*++*
0.64+
807
T+77
,�����
*++*
-�����
*++*
0.25
0.25
0.25
0.25
0.5
1.0
. 380
. 380
. 380
10,3
3,3
10,3
3,3
1,1
1,1
0.6,0.0
. 0.6,0.0
. 0.0,0.0
.
0.0,0.25
. 0.0,0.25
. 0.5,1.5
.
0.03
. 0.03
. 30.
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5
1��
�����
������
!�������/��
������
1��
������)��
���
BD
=3.98·1
016�n=
3.5�
Ea=
532�Va=
1.6
Vquenched=
0.8
3300
2900
3200
2900
�����
������
�����
������
0.73+
1293
T+77
*++*
0���������
*++*
0.022
0.022
0.022
0.022
. 400
. 400
10,3
3,3
1,1
1,1
0.6,0.0
. 0.6,0.6
.
0.0,0.25
. 0.0,0.25
.
0.03
. 0.03
.
1.0
1.0
1.0
1.0
������
$�������
������
"�����������
&��
������)��
���
BD
=5.01·1
020�n=
4.0�
Ea=
470�Va=
0.8
*++*
3300
2900
3300
2800
3100
�����
������
�����
������
�����
0.73+
1293
T+77
*++*
0���������
*++*
*
0.022
0.022
0.024
0.022
0.022
. 400
. 400
.
10,3
3,3
3,3
3,3
1,1
0.6,0.0
. 0.1,0.0
. 0.1,0.0
0.0,0.25
. 0.0,0.25
. 0.0,0.25
0.03
. 0.03
. 0.03
1.0
1.0
1.0
1.5
1.0
!� ����
����
��
��
23* 4
��
���������
����� ���������
��������
������
�α=
3.0
·10−5K
−1�����
�����������β=
1.0
·10−5GPa−1�
�����
�����������
������
����
�������
������
������
�����
������
���
�������
���������
������
�����������������
����
� ��
���
���!"#$#%�
��$%��������������
������"##"%!
�"%&����
��������
�������$''(%!
�)%*���������+���
���
�$''(%!
�,%-�������$''(%!
�(%���
�������.���
�$''/%!
�0%1�������
�$'/(%!
�2%.���������
�����"##"%!
�/%���
�������.����$''/%!
�'%+����$'/'%!
�$#%3��
������"##)%
���
![Page 142: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/142.jpg)
����������� �����
References
�� ������ ��� � � ��� ���� ���������� ��� �������������� �������� ��� ��������
��������� �� ������� ������ ��� ������������ ��� ����������� ������� ������� ��
��� ����� ������� ������! ""#$%"&'�%"&(()! &("&�
*� ������ +�� ��� ,��� ��������� �� ��-������ ����������� ��������� �� ������
�� ��� �����-����. ���������� ������! /#$)01'�"220"31! "///�
� 4� 56����� � ��������� ������������ ������ ����� ��� ������� ������� �� ��������
����� ��� ��- ����������� ������������ ������� �������� � ������������ ����!
#($2'�""770"&"1! &((3�
8� 5���! � 9� ���������! ��� 8� 9� 9������ :������������ ������� ;���������� ���
%������������ :� ������ �� ������ ��� �����������! ����� "02� ��������
;���������� <����! &((3�
=� 5������ ��� 4� ���������� *�������� ��������� �� ������� �������� ��� :������
=�������� :� ��� >���� 9����� ��� ����� ������� ������������! "&)$"'�2/0#(!
"//2�
=� 5����� ��� +� 5� ������ =������� ��� ������� 4������ �� ��� ����������� ������!
��� ����! ��� :�� :� �� ;�����! ������! ������ �� ��� ����! ����� &//0)17�
%�������! ���������! &((#�
�� 5����� ����������� 9��������� �� ?������� 5����� � @����� �� ������� 9������
������������ ���� ����! 1/$)'�"/)0&)1! &((#�
%� 5���� ��� �� ;����� ���������� ����� ����������� ���������� ���� ������ �������
����! 2")$#2"3'�7207/! &("1�
=� 9� 9������� ��� @� 4� ��������� ;����������� �� ����������� ;������� �� ���
%��� ��-��� �������! ��-��� 9�����! +������ ���������� :����������� ��� %����
������� 9������ ;������ :� @� 4� �� ������ � ��� 8�������� ��� 9� 5� ��� ��!
�������! !�������� �� ���������� ���� ! ������ ������ "2! ������� 1�)! �����
)3/01(/� %�������! &((#�
9� 9������ ��� %� 4������� ������� 9����������� �� @�� � ��� ��������� :� �� ������!
������! ���" �� ���� ��� ���� ��������! ������ )! ����� "(20"&3� �;< @��������
�����! "//2�
"&3
![Page 143: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/143.jpg)
����������� �����
�� ������� � �� ������� �� �� �� ��������� � ��� � ���������� �������� �� ���
�� � � ����� �� ��� � �� ���� � �� ��� ������� ����� �� � ������ !��� ���!� ��
�������� �!"��� ������ ������� �� ������� � ����� #$%&'�()$*+()#) (&&,�
-� �� !��� .� /��!���� 0� �� 0�� ��� �� 1����2 3� 4����� /� �� .� 5����� 1� ��
� � 5� �� �� � �� �� � 0��� �� �� �� � ������ � ��!" ����� �� ��!���� � ���� ��
��"� � "�� � ���� ����� �� ����� !�� !������� � � �� �� ���� �� ��� 6������ ��7
!������ � ��������� ������� �� �������� (,&%('�8,+*) #$(#�
�� �� ����"� 3 ��� �� ! ! �!"� ��!��� �� ���� ��� ���"��� ������� �� �����������
��� � �� ���� � � ���� #$%8+)'�(99+#(( (&,)�
3� -������ �� �� 0��� � : ��� : ��� "��!� ���������� � �� ������������ 81 ��!���� �
!������� ""�� ��� ������� �� � ��������� �� "�����
3� -������ �� �� 0��� � 3� �!�� �� ���������� �� ������"����� ��� !��� �� ���
���� !��� �� 81 ����!�!��� ��� � !������� � �������� � � ���� ���!����� ���
"����� �����
4� .� 0;<=> �� 3� ?� ������@��� � ���� ������"���� ��� !�� ���� ������ "� �� �
�"���� �� ��������� ��� �A������� �� � ����� �� ���� � � ����� 8B%&'�9#8+9#B
#$$, �
4� .� 0;<=> �� 3� ?� ������@��� ?� ������ �� �� ������� �� ���""�� �� ��� !�� ���
������"����� ������� �� � ��������� � � ����� ���� ���� ((8%5(('�5(()$) #$$,��
�� 0��� � ���� !��� � ����� !���� �����"�� �� !������ �������� � � ���� #*
%#'�))#+)B8 #$() �
�� � 0��� � ���!��������� ����� � ����������� 81 ����!�!��� ��� � !���� ��
�!"��� ����� ��� ��� ��� �� �� ��� � �� ����� � �� ����� ���� ��� ���� ���
�� �� � �� 8&(�(,8+(&# #$()��
�� � 0��� �� 1� �� C���� �� � ������������ ��� ! ������������ !����� @��� �������
� ���� D�������E������� ����!�� ��� !������ ���� �� � F�@� @��� ����� �� � �� ���
�� ��"��� "��"������� ������� �� � ���� ��� ���� ��� �� ����� ()$%)'�#&8+8(,
#$$8�
�� � 0��� �� 1� �� C���� 3����� �� � ���������� !����� ��� !������� !����"� ��
�������� ����"� ���� ����!��!��� ��� � "�����!�� ������� �� � ���� ��� ���� ���
�� ����� (B8%(�)'�,8+($* #$$9�
(#9
![Page 144: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/144.jpg)
����������� �����
�� �� ����� � � ���� �� �� �� ������ �� �� ������� �� �� �� ������ ��� �� ��
����� � ����� ������ ��� ��������� ��� �����!����� " �����#������� � ��������� �����$
��%������ �� " � � � !� ���� �& ����� � " �� #����� ����� �% �� � ���� ��������
����� �� � ������� '()(*$+,-.+// 0110�
�� �� ����� �� 2� ����� �� 3��� �� �� � ! ��� ��� �� �� � ������ ����� ���� ����
� � � 4��� ��������� !� %����#������� ��!����� � �������� �� ������ 50-)-5--*$
00'.005 01'5�
�� � 6����� ��� 2� �� ������� ���������� �������� " � ���%���� " ��������$ 7�%��#
���� �� " � ����� �� ��������� ������ '08)0*$0/+.8'0 '//+�
� 3� 6����� ��� 2� 6� 39����� ������� �� ���� � ��� ��" ����� � �� � � �#%����#
���� ��� ��� ���� 4��� $ � �%���� �� :�� ������ 7� ����� �� �� ������� �����
��� ���� � �� %���� 0'5.0/'� �%������ 01'(�
� 3� 6����� ��� 2� 6� 39����� 7�������� �� !��:��� � �������#���� ;���"�< ��"���� ���
������ = : � �����$ ������� �����%������ �� ��� 4��� ���� ����� ����� �� ���
� ���� ������� ���� � �� ��� ��� (1')'*$80-.85+ 01'5�
�� 6�:���: �� ��� �� >��%� 4� ���� � " � � � ��������� ������ ������ ((8)-''8*$
,''.,'- 011+�
�� 6��?!���� 4���� 4��� $ ��� ���� ���%�� ������ ����� ���� -)'*$-., 01'(�
�� 6��?!��� >� � ���� ��� 2� > ������� � ����� ��� �� " � � 4��� ��� ���
%��� � ����� �&%����� �� ����� ��� �������� �� ���� ������� 0/0)'.0*$-/.,, 01'1�
�� 6���� !� � �� �� ������� "��#�� 6������ @��������� ����� '/,/�
�� 6������� �: � ��������� �������#������� �� �������� �� � � ���!��� ���� � ���#
������$ �������� " � �������� ��� ��? ���� ���� ��� ������� %�� � � 0/11��� ����
��$ � �� "������� '8')8*$'58.'-0 011(�
�� 6������ ��� �� ��� >������ ��� ���%���� %� ������ �� � � " ����� � " ��� ����
� ��������� ����� 4��� ���!��� �������#������� �� ������� ���������� 7� %�� ����
��$ � �� �����& ��$��� ��� ������ � ���� '0 %���� '',.'8/� 4������� 011(�
2� 6��� �� � � �� " � � 4��� A � �� 7���������� � " � � �:� !�����!�� �� � �
� �% ���� � ���� ���� � ��� ���� ���� � " ��� �% � � � �� !�� ����� ���
��� ���$���� �� ���� %������� ��� �� ��� "��� ��� ��� �� �� � ���� ')10*$01/.
'0,
![Page 145: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/145.jpg)
����������� �����
���� �����
� �� ����� ��� ������� ��� �� ���������� � ������� ��� ��� ���� ���� �� ���� ������
�� ����������� �� ���� � � ��� �!"�#� $������� %$� �&�#�
�� '� ������� (� )��*�� )� � +� , ��� �� � -� . ���������� /�� ��� ���� ��
���0����� �� -��� � � ����� � ���� 10 �� 2�� ���� � ���� 1�������� ���� �� ��������
�3�45��"# � ����
6� 7� , �8� (� $������� �� �� 9� :� ; ������� - ��* � � ������8 ���� �� �0�����
� ���� �������� �� ��������� �� ������� �� �������� �3&45����� ����
-� ,�<��� �� +� � ; 0��� 9���� 7��� ���� �� +� �� (����� �� ��� ' ��0 -���� ��
�������� #!3#�! 45���#"����� �&& �
-� ;�� ����� ;� =� (������ -� (� ������>� �� (� ( �� � 9�������� � ����� �����
� ���� �������� �� ��� ���� �� �� �� ��� �� �� ����������� ����� ��� ���������
������� �������� ��3�"�45���"���� ��#�
� )� (���� �� -� -� ?� �11� :� �@���� ' ���� ����� #��3��!�45#��"#�#� ����
;� (������ ' ��� �������5 - ���������� �� ��� -��� � � � � ���� ����� #��3��!�45
�&!"�&�� ����
�@7� (�0��� ��� ��������� -��� � � ���0 ��������5 +��������� � ������� ���� ��
�2������ ��� ���@���A�� �������� ������� ��� -��� � � ����� � ���*��� ���� �� � �
3�"�45 �"�!� ����
9� BC=���� �� /� -� 0� �� ?���0� ��� (������� �� ; �� -���� � $�1�������5
+�������@������ ���� 9����� ���� ���� ?��������� )��� /� ���� /�������� ��
������� �� �������� ��� ����� ������� �� ���� ��� � ��� ���"���� -����� � ?��@
��0��� � %����� ����
6� � +������� �� .� ;� : ����� ?������� � '2������� �� .����5 6����� +� ���� +������
�� +� �� ��� �������� �&3#�#!45��& "��&�� �&&��
$� +��� �� (� � $������� +�������0 �� ��1������ �� 1�� ����� ������ � �����
��� ��������� ��������� ��3�45 ��" �#� �� �
?� 6 � ���� ��� � �� � ��� ������ $�������� �&&#�
+� 7� 6�0� +� +��������� �� =� ��D1 ��� 9�����1����� �� � ���� ������� ����� �
� &
![Page 146: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/146.jpg)
����������� �����
���������� � ������� �� ��������� � ��� ��������� � �� �� ������� ����������
�������� ��������������� �����
�� � �!���� � "� � � ���� # $ %& ���� � ' ��� $ �������� $�!��� (� )� *�
)� +� ,!������ ��� �� ������� � ������������� &��� ����� -���% �� ./' ��
�����
0� "��' �� 0� 1� 2� +���� ��� � "� 3 �� �� $ �!���4� ���!��� � � ���
����� ' %�#�#���� ���!��!�� �� 5����� ������#������� �� �������� 5 % ��
��� � ��� ������ -���� $�� �� 6������ 5!������ �������� �������7��7�
�����
�� �� "������ �� �� "�� %� )� 1� 0 ��� � 5� " ���� %� �� � +���� *� 1� $�8����
*� *� *8� �� � �� ���� 1� 0� 3 9��� � 1� �!������ �� � �9 � ������!�� �
' �%&�� ������ � 2��!�� 6�� �� ���9 ������� !�: ������ �� �����������
�������� ������� ;��<=�������������� �;;��
0� 6� "��%�� � "� - ��� </&���%�����9 ��� 8��� �!���� ' � ��9����� ����
� � ���>!����� ' � �� %�% ������� �� ����� �� �������� ������ ��������
���������������;� �;;=�
"� 3� "����9 � "� )� ������ �� "��� ' ��� 6��� � $9��� � � � "� 8� �9
*�% �� '� % "!�� �������� 0����� ������� ������������������ �����
<� "�? 4� ,� ���9� 0� 3� 8�� � � � -����!�� "!�!��� � ��9��� �� ��� -���%#
����� (������ '� % �!%����� �/&���%����� ������� �����������;���;� �����
<� "�? 4� ,� ���9� � 0� 3� 8�� $ �������� ��9��� ' -���� ? �� � -���%����
� �������� � ����� �� ������ �������� �������������� �����
<� "�? 4� ,� ���9� +� "�@8�� � 0� 3� 8�� ������� � ' '����� ��!�� �� ��� 5������
5 �� 9�%�� % ����� &���&����4�� ���������� �������� �����;=����� �����
�� )� "%������� *� $� $�%&� �� � 0� 1� 2� +���� ��� A �%�� � ' -��#
����� � �������� ��!�� ��� !�� ��'���!��� %������ ' ������� ����� �����
�� �������� ������ �������� �=��������;=����� ���;�
�� "�� %� �� "������ � *� *8� �� ,�� �� �� ���!�'���� ' 2��!�� ������ ��
����������� �������� ;;�<������=;;����;��� �;;��
*� ,!�� ��� � �� "��!����� ����������� $%����� B��4�����9 -����� �� ���� ��
���
![Page 147: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/147.jpg)
����������� �����
�����
�� ���� � ��� � ��� �� �� �������� ���������� ���������� � ����������������
������� ��������� �������� ������� �� � �� � ��� ����� � �� �� � ! " �#$�
�%&�' � ���(�
)� ��� *���� ��� )�+,� -� ��� .������ ����������� ,��� �� ,������/ ������ ����
�� �� � ��� ����� � ������ #�" $� %0�� % �� ��
)� ��� *���� ��� .� 1� ��� ��� 2��3� 1���� ��������� �� ��� ���� 4����� 5����������
������� � �����3�� ��� ��� ��� �6 ��������� ������������ ����� �'" ��$�� !�
�'0 ���(�
-� )� ��� ���������7� 8� � ��� �6 .������ ����������� ������ 1���� ��� �����
��������� �� ���� 4����� �� ���� ��� ��� �� ����� ' �" �$� (!� ��% �� ��
-� )� ��� ���������7� 9��� 3��������� ����� ��� ��� ���� �6 ������� ���������� ����+
���� �� 2�������� 3��������� ���� ���������� ��� ��� �� �� ���� �� � ������ &�
"0$�'#&�'0� �� ��
-� )� ��� ���������7� :���� �6 1���� ��������� ����� '''"&�# $�# '�# # �� ��
-� )� ��� ���������7 ;� 9������ .� *��7��� ��� -� )� 1�8�� � 9������� ����� �6 ���+
����� ��� ����<����� �������� ������ 6�� ��� .������� 4��� 1������ 3�������3���������
������� 1������ ������ 8������ .��������� � ���� ��� ��� �� ' "'$� !'��
���#�
-� )� ��� ���������7 =� *� �������� .� *� *��7��� ��� >� 9� 9�������� 9������
#� 1����������� >���������� �6 � 9���������� �������� ��� 4��� 1������ ������
�6 ��� 1������ 9����� ;������ .��������� ?� =� *� �� -����� )� ��� ���������7
��� 9� 2� ���7�� ������� �������� �� � ���� ��� ������ ������ ������ 0
��3�� '�!�''!� 4������� ���!�
-� )� ��� ���������7 .� ��@��� )� 4� *�A���� � ��3�� ��� 9� =� .����������
)��� ������� ����� =�+���� ��� �6 � �������� -���������� ������ 6��� ��� 2��������
-������� 5��� ����� .6����� � ���� ��� ��� �� �0#� %�'0 �� #��
-� )� ��� ���������7 =� *� �������� ;� 5� ���B� >� 5� *����� .� *� *��7���
>� 9� 9������� 9� =� .��������� ��� ,� 1���C��� -�7��3 �� ����7� � ��������
������� ���3�� �6 1������������ ����������� ����������� �6 ��� 1������ ��� ��������
�������� ��������� ����� ������ ������ ����������� '(% �� #��
'
![Page 148: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/148.jpg)
����������� �����
�� ��� ����� �� ��� � ���� �� ��� �� ����� �� ��� �� ��� ��� �� ������
� ������ �� �� �� �� ������ ��� ��������� �� ��������� �������� �������� � ��
!����"� ������ ��������� �� ����� #$$%��
�� ��� ����� �� �� ����� ��� �� �� ��� �� ���� �������� �� �� ������� �� �����
�� ��� �������� ��� &��� ��������� �� �� ��� ���� �� !���� '��� ��� �� ��
������ �� ��� ���� � �� ���� � ������� (%$)*+,#-./0(% #$$%��
�� !� 1��� ��� �� !� ��� 23�� '���� ������ �������� ��������� �� �� ����
������������ ������� #4)(#+,($-0/($-5 #$$(�
6� 1� �� �� 6��� �� �� ���3�� ��� !� 2�������� 7� �8���������� � ������
������� �� �� ���� ���9�� �� ����� ���������� �������� ���� � �� ���������
������� ����� ���� ((-)4+,*5-#/*54- #$(0�
(0#
![Page 149: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/149.jpg)
Chapter 5
Evolution of TTG source regions in plume-lid
tectonics1
��������
�������������������� ��� ���� ������ ����� � ���� ������ ��������� �����������
�� � ������� ���� �� ���������� ����� �� ������� ���������� �� �� ����� �����
�� �� �� �� ����������� ��������������� ��������� ��������� ��� ������� ������
��� �� ������ ������� ����� ���������� �� ��� ��� � ������ �� �� ������������
���������������������� �� ���� �� ��������� � ��������� ��� ��� �������
����� �� ������ ����������� ���������! � ���� "���� ����� ���� ������� #� �
���� ����������� �������� ����� $������ �� �� ������ �� �� �������� ��������
��� ������� ��� ���� ������ ���� ����� �� �������� ������ %� �������� ������ �
��� ���� ��� ��� ��� �� ������ �� ∼ 100Myr�
5.1 Introduction
�� ������� �� ����� �� �� ���� ������� � #��� �� �����#����� �� #�� �������������
�� ������� ������ 41% �� �� ������� ���� �������� �� ����������� ����� ��� �� �
������� ��������� ������� �#��� ��� ����� �� �� ������� �������� �� 35−40 km &'����
�� ���� ()*�� �� ���������� ������+� ��� ���� ���� #�� ���������� �� ����������
��� ������ ��� �� ����������� ����� �� ��������� ���������� ��� � ������ �����
����� ����� �� �� ������ �� ��������� � �� �� ����� ���������� ������ �� �������� ��
����#����� �� ��������� ������ �� � ����� ����� �� ��������� ������ ��� #���� ���������
����� &'���� �� ���� ()*�� �� ���������� ������+� �� #��� ����������� �� �� �����
�� �� �������
, ������� #��� �� �����#����� �� ����� �� ����������� ��� ���� #� �#����� ��� ,�����
������ ,����� ����������������� �������� ��� ��� ������� ����� �� ������ -�� ����
��.� ������� ���� ���� �� ������� ��� ��� #���� �� ���������� �����������/ �� ����
����� ������ �� �� ������� �� �� ���
*��
![Page 150: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/150.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
���� ����� ��� �� �� �� �� �������� ����� �� ���� ��� ����� ��� �������� ��
�� �������� �� ����� � � �� ���� � ������ ������ ��� ����������� ���� ���������
�� ����� �� ������������ ��� ������� ��������� �� �������� �� ����� � �� �� �
��� ����� ������� �� ������ ����� ���� �� ������ ������ �� �� ������
�������� ����� ������� ����� � �� �������� �� � ���� ��� ��� ��� ������ SiO2
����� ����� MgO ��� ��� ��� ����� Mg# ������ Mg# = Mg/(Mg + Fe) �!��
� ���� "#$$% &��������� ��� '���� "##( � ��� ��������� ������� ����� � ��� �
����� SiO2 ����� ������ MgO ��� ��� ��� ������ Mg# �!�� � ���� "#$$ � )����
� � �� ������ ���� ��� ����� ������ � � �� �������� �� �������� ���������*
���� �������� � ������ �� ���������� �������� �&��������� ��� '���� "##( �
+���� �"#$$ ����� �� ���� ���� ��� ���� ������� �������� ������� � ��
,�*�������� �� ���� �� �� ������ &� ��������� ��� ��� ����*� ���� �* ���
���*����� �� ����� ����� �� ����*����� �� ��� � �� ������ �� ������ ��� �� ��� SiO2
��� Al2O3 ��� ����� ��� �� ��� MgO �� ���� �� � ����� Mg#� ��� ���*����� �� ��� �
����� ������� ��� ��� ����� �� ���� �*����� �� ��� � ����� ��� �� ��*�������
)��� �� �������� ������� �� $-## ������� 75% ����� �������� � �� ���� ���
����� ���� ��� ������� �� �������� �� ����* � ���� �* � ���*����� �� �������
��� �� �� � �� 20% � 60% � 20% �+����� "#$$ �
5.2 Methods
�� ����� � ���� �������� �� �������� �� ����� ���*���� � � �� �� ����� .���
������ �� �� ��*��� ����� �� �������� �� )����� ��� ����� ��� ����� % /�0��� � ���
�"#$1 % ����� � ��� �"#$1 � �� ������� � ������� �������� �� � � 23 ����*����� ���
������*������������� ������ ��� ���� �� 4����� 5�
6������ � +���� �"#$$ �� �� ��� �� ���� �� ������ ���� ����� ���� �����
�������� ���� �� �� ��� ��� ��� ���� ����� ,�*������� ���� )��� 1�$ 7
$25
![Page 151: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/151.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
������ �� ����������� ��� ��� ���� �� ����� �� �� ����� ���� � ��� ����������� ���������� ������ ��� ����� ��� � ���� �!
LP (P, T ) =
⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
T ≥ 760.0 + 273.15− 60.0 ·(P − 1e9
1e9
)2
T ≤ 1000.0 + 273.15− 150.0 ·(P − 1.2e9
1.2e9
)2
P ≥ −5e8 · T − (870.0 + 273.15)
220.0
P < 1e9
�����
MP (P, T ) =
⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
T ≥ 760.0 + 273.15− 60.0 ·(P − 1e9
1e9
)2
T ≤ 1000.0 + 273.15− 150.0 ·(P − 1.2e9
1.2e9
)2
P ≥ 1e9
P ≤ 1.5e9 + 7e8 · T − (700.0 + 273.15)
200.0
�����
���
![Page 152: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/152.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
HP (P, T ) =
⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
T ≥ 1000.0 + 273.15
T ≤ 1100.0 + 273.15 + 50.0 ·(P − 3.5e9
3.5e9
)
P ≥ 2.35e9 + 1.5e8 · T − (1000.0 + 273.15)
100.0
P ≤ 5e9
�����
���� ���� ��� �� ��� � ���� � ����� � ���� ��� ���� ���� � ��� ��� ���
����� � ������ ������ �� �� ���� ����� � ��� �� �� ������ �� MgO �����
���� ����� � ������ ��� � ������� !""��
��� �# � ������� �������$��������������� %��&'%( ��)� �*���� ��) + ��� !!,�
� �) �� -����� . )�� �� ���� ���$������ �������� �� ����� ��* �� �
��� �� �� �/��� ��� ���� � �� 0�$������ ��� ����$� ��)� �$ ��) ���$��� ��
��* � ��� ���� �� ������� ��� �� �������� �� ��� ��* �� ��� �� ���)�
1��� ������ ��� ���� ��)���) ��2� �������� �� ����� � �� �) ����� ��� ��
�� ���� )���� 0�$���)�� � �/�� ��� ���� � ��� �� �������� �� ����$ ��0�
�3� ������� ��)� �$ ��0� �3� ��� �� �� ���$��� �� �&0� �3� ���"�� ��* �� �����$
������
5.3 Results and discussion
5.3.1 Occurrence of mafic hydrated partial melt and TTG source regions
4�� ��2� ���/ ��� ����� ������ ������ ��3� � �5�� �� �������� ��3� � �6�� ������
� �� ��� ����� .�"� ��� ����)���) � ���� ��)���) �������� ����� ��2� ��
����� ��� ��������� ���) �� ��*$��/� ���� ��� ������ ������ �� ���)���� ��
�� ����� ��� ���� ��� �� � ���� � ���/ ����������� ����� �� �������� �����
������ �� �� ����) ��� �������� �� �� �� ������ �������� ����� ����� ����� �
7���$)�����)8 ��) � ��� ������� � )������) � �� ����� � �� Mmin = 2%� 4��
� ���� ������� �� �� �����$)�����) ��� ��� �� ��) �� �� �����) �������� �����
��)���) �� ��� �� �9��� �� � � ���� ���� ��)�� )������� 4 ��� �� ��� ����
9��� .�".� �� ��������� ��)�� ����� ��� � ���/ �� �� ��� �� �� �������� �����
��)���) ��2� �� ���� 2−3Myr �9��� �� �� ����� �� � ���� �� ����)��� �� ��
"�:
![Page 153: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/153.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
��������� �� �� ������ ����� ������������ ����� �� ���� 15Myr �� ����� ��
������� ������ ����� ���� ����� ��������� ����� ��� �� 20Myr ��������� �� � ��
���� ����� ������ ��� �� ���� 60Myr �� ��� ������� ���� ������ ����� ����� ��
������� �� 80Myr �� ���� ����� �� ���� ������� ������ ����� ����� �������
��������� ��� ��������� �� � �� ���� ��� �� ���� �� �� ���� ���� � �������� ��
�� ���� ����� �� ���� ������� ������ ����� ����� �� ����� ����� ��� ���
����� ����� �� ��������� ����! ��� ���� ����� ���� �� ������ ��" ��� �
���������� ����� �� �� ���� ���� ������� ����� ��� ������
#��� ������� ������ ����� ����� ��� ������ ����� ��� �� �� ������ $ %
������� �� ������� �� ��� �� � ������ ������ ��� ������� & ���� � ����������
�� & ������ ������� ��� �� ��������� ���� ����� ����� ����� �� ����� ��
���� ������� ������ ����� ������ &������ ∼ 30% �� �� ���� ����� �� ����
������� ������ ����� ����� ��� ���� �� �������� �� & ������ �������! ���� �
��� �� ������ ������ ��� �� �� ��������� �� �� ���� ����� '�('��
)������� ��� �� & ������ ������� ��� ����� ����� ��� ��� �� ����� ���� ������
�� �� ��������� ����� *������! �� ��� ���� ���� ��� ��� �� ����� ����� ��
������ ������ ��� �� 80Myr! ����� �� ������� �� �� & ������ ������� ���
������� ∼ 30% �� �� ���� ������� ������ ����� ����� �� ���� ����� ��� ����
�� ������ $ %�������� � �������� �� �� & ������ ������� ����� ��� ����
����� �������� ���� ���������� ������
5.3.2 Distribution of TTG source regions into distinct PT-windows
+� ���� ��, �� ���� ����� �� ������� & ������ ������� �� ��� ���� �� ���� ���
�� ����� ���� �� ����� �� 100% ��� ��� ������� � � ��������� �� & ������
������� ����� ���� *$! #$ �� -$ ������� �� ���� ��� ��� ������� ! ��������� �� �
���� ��� ��� �� ��������� �� *$ & ������ ������� ��� � ����� ��� ��� �� ���
�� *$ ��� #$ & ������ ��������
&������ -$ ��� #$ & ������ ������� ��� ��� ���� �������� ��� *$ &
������ �������� +� �� ��������� ���� �����! �� *$ & ������ ������� ��� ��������
�� �� ��������� �� �� ���� ��� ���������� ������� #$ ��� -$ ������ �������
���� ������� ����� �� ���� 20Myr ����� ��'��� ����� �� ���� 60Myr �������
�� ������� �� �� #$ & ������ ������� ��� ���������� � �� 100%� �� 80Myr �
(,.
![Page 154: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/154.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
Volu
me
of m
afic
hydr
ated
par
tially
mol
ten
crus
t in
tota
l vs
TTG
-sou
rce
regi
ons
[km
3 ]
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2× 107
Time [Myr]302520151050
0
1
2
3
4
5
6
7 × 106
Time [Myr]180160140120100806040200
TTG source regionstotalD0bD100bC20 (with hydration)B20 (with hydration)A20 (with hydration)D100D20D0C20B20A20B100bE100bb
a
������ �� ��� ��� ���� ���� � ������� ����� �������� ���� ����� ��� ���� �� ����� �� �������� �� ���� ���� ���� �� ���� ���� ��� ������ ���� �������� ��� ���� � ������� ������������� ���� ����� ����� �� �� ��� � ��� ������ ������������� ��� �� ����� ��� ���� �� ������� � �� ������ �������� ��� ! "������ � ��� ���� 30Myr � ���� ��������� �� ������
�������� �� ��� � �� ��� ��� ���� �� ��� �� ��� ���� ����� �����
������� �� � ������� �� 5% ��� 70% �� ��� 25% �� ��� ���� ����� � ���� ���
���� �� �� ∼ 10Myr! �� ����� ���������� �� ������� �� �� ��� ���� �����
"#$
![Page 155: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/155.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
���� ���� � 0% �� � �� ��������� �� �� ��� ������ ������� � � � ��������� ���
��� � ���� ���� � � �� �� �� ∼ 40%�
�� ���� ����� �� ��� ������ ������� ��� ���� �� � ��� ��� �� �� ���� �������
� ���� ���� � 100% �� ��� ������ �������� �����! ��� � ���� ���� �� 10Myr
� ��� � 80Myr � ����� �������� �� � ��� �� ��� ������ ������� ��� �� ��������
���� ���� � � ��������� �� 20% �! 50% �� ��� 30% �� ��� ������ �������
"#��� $�%�&� ���� ����� ����� ���� ���� � �� ��� ������ ������� ��� �� �
��� ������ ������� � � � �� �� ��� 20Myr �� ���� ���� ����� ���� �� � ���� ��
�� ��� ������ ������� � 30%� ���� �� �� ���� ���� ��� � 10% "#��� $�%�&� '�����
��� �� ���� ���� ���� ��� �� �� ���� ������� ����� � �� �� ���� �� ����� ��
��� �� �� ������ ��(������
5.3.3 Interpretation of TTG source region development with regard togeodynamic model development
'� ��� ������ ������� ��� ������ ������ �� ��� � ��� ��� ��� �������� �� ��
����� ����� ���������� ���������� � �� ���� ���� "#��� %�)�&� ��� �� ����
������ �� �������� ����� 20− 80Myr �� � ������ �� � ������� � *��� ������
�� ����� ����� ��� ���������� ���� "#���� %�+� � %�+�&� '� � ������ ����
�� ����� ���� ����� ������ �� �� ��� ����� ���� �� � � �� �� �� � �� ����
�� ����� �������� �� �� ���� � ����! ���� � ����� � ��� �� � � � ������
��������� �� ��� ������ ������� ���� ���� � ���� � �� �� ��� ������ ��������
���� ��� ���� ����� �� �������� �� � ���������� ������� ����� ��� �������
���� ���� ∼ 10Myr ��� ����� � 80Myr� ���������� � ���� ���*��� �� ���� �����
������� � � ����� ������ ���� ���� �� �������� �� �� ��������� ��� ��� ����
"#���� %�+� ��� %�+�&� ���� ��� ���� �� �� �� ����� ����� �� �� �� ��� �
��� �� � � ���� �� �� ��� ������ ������� ����� ��� �� �������� �� � ���������
� �� ��������� ��� � ��������� ��� ��� ���������� ��� (��� � ��������� ����
��������� �������� �� ����� �� � �� ��� �� �� �� �������� ���� �� ������ ����
�� �� � � ������� � ��� ������ �������� ,��� �� ���������� ������� ����!
������ ������� �� ���� ���� ��������� � ��� ������� �� �� ��� ���� ���� �������
� �� ����� � �� �� ���� ��� ���� ��� ��� ������ ������� ���������� �����
� �� �� ��� ����� ������ �� ������� �����
)-.
![Page 156: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/156.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
����� ����� ��� � ���� �� � ����� �� ��� ������ ��� �������� �� ��� ������
��� ����� ������ ���� ������ �� � ������ ����� ���� �� ��� ���� �� ��� �������
�� � ��������� ���������� � ������ ���� �!�"� #�� ����$���� � � ������ ����
������� ��� ��� ������ �� ��� ������ ������� ����� ����������� �������� �
���� ����� �� ��� �������� ������ % � $��� ������ ����� ��� ����� � ������
����� �!� �� �!�" ��� � ������� ������� �� ��������� � ����������� �����
��� ���� ����� �!� �� �!�"� #�� ������� ���� ������� ������� �� �������
&' �� (' ##) ������ ����� ����� �� � ��������� �� 20% &'� 50% �' �� 30%
(' ##) ������ ������
����� ����� ����� ��� � ���� ����� ������ *� ������� �������� ��� ��� ��������
����� ������ ���� ������ �� � ����� ��� ������� ��� ����� ����� �� ����� �
�������� �� ������ ���� �� ��� ����� �� ������ ������� ����� �+� �� �+�"� *� ���
����� ������ �� � ���� ����� �� ����� ������ ������ ������� ����� � ������ ���
��� �������� ����� �� ���������� �� ##) ������ ����� �� ����� ����� ��������
�� ����� ����� ��� ������ ������� �' ##) ������ ����� ��� ��� ��� 50Myr�
,�� �� ��� ����� ����� ������ �� ��� ����� ����� �������� ��� ��������� �� �
����� �� �� ����� ������� ����������� ������ � ���� �� �������� �� �������
������� �� ��� ����� ��� �������� �� � ������� ���� ����� ����� ���� �+"�
-���$������ � ������������ ���� &' �� (' ##) ������ ����� �� 80Myr� ��
� �� �� �������� ��� ��� ��� ������ ��� ���� �� � ����� ������" �� ����� �� �
����� ������"� ���� �� �.���
����� ��� ��� ��� ���� ����� ����� �� ����� ������ �� � ���� �� � ����� ��
��� ��� ������ &������� �������� �� ��� ����� ������ ��������� �������� �
������ ������� #�� ����� ��� ��� ������ �� ����� �� � �������� �������� ����� �����
� ���� ����� �� ��� ����� ��� ������ ��� � �� � ������ #�� ��� ����� ����� �
������� �� ��� ��� ����� ����� ����� �� ��� ��� ������� ���������� �� �
##) ������ ����� ��� ������ �� ��� ������ ,����� 20− 80Myr ��� ����� �.����
� $��� ������ ����� ����� ������ � �� � �������� �������� ����� ����� � ������
�� ��� ����� �/� �� �/�"� * ����� ������ �� � �������� �������� ����� �����
������ �� 80Myr ������ ��� �� �� ��� $��� ������ ����� ����� �/� �� �/�"�
#�� ������ ����� ������� ������� ����� �� ��� ������� �� ����������� ������
������ ���� ��� ���� �� ����� ������� �� ���������� ������� ����� �/� �� �/�"�
&������� ����� ����������� ��������� �� �������� �������� ����� �� � ����� �� ��
���� �� �� �� ��� �� �� '#���������� ��� ##) ������ ������
0 1
![Page 157: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/157.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Time [Myr]43.532.521.510.50
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Time [Myr]1614121086420
Perc
enta
ge o
f sta
cked
low
-, m
ediu
m- a
nd h
igh-
pres
sure
TTG
-sou
rces
[%]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Time [Myr]180160140120100806040200
HP+MPHPD100bC20 (with hydration)B20 (with hydration)A20 (with hydration)D100D20D0C20B20A20B100bE100b
b
a
c
Initialplume
growth phase
Overturnevent
growth phase
������ �� ��� ��� ����� �� ������� �� ����� �� ������� �� ����� ���� � ��� ��� � ������ � ������ ��� ���� �� ��� ����� ����� �� ����� ���� ��� ����� ���� �������� ��� �� ������ �� ������ ���� � ��� ��� � ������ ����� ��� ������ ���� �������� ��� �� ������ �� ��� ��� �� ���������� ������ ���� � ��� ��� � ������� ��� � ������� �� ��� �� 16Myr �� ����� ����������� �������� �� � ������� �� ��� �� 4Myr �� ����� ����������� �� ������
���
![Page 158: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/158.jpg)
Time [Myr]
1801601401201008060402000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
MP
LP
HP
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
180160140120100806040200
MP
LP
HP
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
180160140120100806040200
MP
LP
HP
b
a
c
Perc
enta
ge o
f sta
cked
low
-, m
ediu
m- a
nd h
igh-
pres
sure
TTG
-sou
rces
[%]
Initialplume
growth phase
Overturnevent
growth phase
![Page 159: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/159.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
5.4 Conclusion
�� ���������� ��� ��� �� �� � � �������� ����� �� �� � ��� ��� ����� ������
�� �� �� � � ��� ���� ��� �� � ���� ������ ��� ����������� ������ ����� � ������
������ �� �� �� �������� � ����� ���� �� � ���� ��� ��� � ���� ������ ��
� ���� �� �� ������ ��� ��� ���� �� ���� � �� �� ���� �� �� !"#$"#%"
��� ����� ������ ������ � ��� � ���� ������ ����� �� � ��� ��� ���� ��
������� ��� ��� ����� ���� 0 − 70% !" ��� 100 − 30% $" ��� ����� ������
��� �� %" ��� ����� ������ �� ����
&����� �� ��� ��� �� � � �������� ����� �� �� � ��� ��� ����� ������
�� � ������ ������� ��� � ��� ��� ����� � � ��'� ���� � ���� ��� ��
!"#$"#%" ��� ����� ������ ��� ���� � � ����� ������ �� $��� �()**�
� � 20% %"� 60% $" ��� 20% !" ���� �� �������� �� � � ���� ������ �� �
����� �� �� � ��� ��� ����� ������ � 80Myr ��� �� � � ������� ��� � � �����
��� �+�� , (�� �� �� � � � ����������� ��-� �� ���� �� �� !"#$"#%"
��� ����� ������ � � ��� �� ����� � �� ������ ��� �� ��� ������ ��� ��
� ����� ����� ����� �� ��� ���-�
. ����� �� � ���� �� /����� ����� ����� �� ������ � � ��� ������
��������-� � ��� �� ���� ��� ������ ������ � ���� ∼ 10Myr ���� � �� �
��� ��� ���� �� � �������� � ����� ���� ��� ������� �� ���� ���� �� �����
�� ∼ 100Myr
References
" ������ � %�-��� �� ��� 0 &���� �� ��� ��� �� ����� ��� � ����
� ��� �� ��� ��� �� ���� ���������� ����� �� ������ �������� �������������
����
� ������� ��� � ����� ����� ����� �� !� ����"����� # ��$�����"� ��"� �% � !������
!"������$ ����"��� ������� �� ����� ���� �� �����
� & ����� ��� % # ' �� �"( �� ��������������� !���"� )"� !"������$ ! ��������
*���"������"�������� ����!"�!��������� ��"(��!� ������� �� �� ����� ��� ��������
��������� �+������,����� ���-
��
![Page 160: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/160.jpg)
������� � �� ���� �� ��� �� ��� ������� �� �� ������ ���������
�� �� ����� � �� � ��� �� ���� �� �� ������� ��� �� �� ��� ��� ��� � �� �����
�� �� ��� � �������� �� �!��"���!��� �!��!� ��� ��� �� ���� ������ #$%&%#%%'(
$$)*$$# $+)#�
,� -�./��.�� � ��� �� 0�� � ����! ��� �1 �� ��� ���� �� ��!� � ������ 223&%))3'(
4))*4)% $++5�
,�"�� �� 6�� �� 6!7 ��� �� �� ,���� �!������ ��� ��� ������ ��� ���� �� ��� ���
����� ���� �� ����� ��� �������� �������� 38(#8*8+ $+))�
��"9� ������ ��� ��� ��� � �������� ���� ��������( �� ��������� �����:����� ���
�������� 1�� � ���"!��;!� �� ���� �� ��� 1�� �������� ��!� �� ���. �� ������ )$3
&)*2'($)*35 $+))�
�� ��<��� �� ����� 0� � =.� ��� �� ���.�� ������ ��� �1 1����� ��!� �� �� �������(
� ���������� �������� ��� �� ���� ����������� ������� $%)()84*$$2 $+)#�
)22
![Page 161: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/161.jpg)
Chapter 6
Conclusion and outlook
��� ���� ����� � �� ���� ������ ��� �� ���������� ��� ������� ��� ����� �� ����
������ �� ���� ������ ��� ����� ������ ������ ��� �������� ��� ���������� ���
��������� � �� �� ������� ����� ������� �� �� ��� ������ �� ����� ��������� �� ��� ��
����������� ������ ���� ���� ��� ����� �� � ����� �� ��������������� � ���������
���������������� ��������� ������ �� ������ ������ ��������� ������������� ���
��������� ������� �� �� � ������� �� ��� ���� ���������� ����� ������ �� ���� ����
��� ��������� ������� ����� �� ������ ���������
6.1 Main achievements
!��������������������� � ������ ������ ������� ������ ������ ��������� �����������
��� � ��"����� ���� �� ��������� �� ��� ����� ����� �������� �� ��� ������� ���� #�
�� ��������� ��� �������� �� �������� ����� ��� ������� ����� ��������� ����� �� ���
�� � ����������� ������ � ������ ������ ��������� ����������� Tp $ΔTp = 0−250K�
�������� �� ����������� ����������%� &������ �� ��������� �'��������� ���������� ��
������������ ��������� �� ����������� ������ ������������ $ΔTp = 0K%� �������
�� ������ ����������� ����������� ��������� ���������� ������� �� ��� ����� �� ���
������������ ����������� ��� ������ ��� ������ ������ (�� ΔTp = 50−100K � ������
�� �������� ��������� ������� ����� �� ����� ��� ������� �� ����������� ���������
�� �� ������������� � ���)���� �������� ���� ��� ��� ��� ��� � ���� �� ���������
�� ��� ���� ���������� � ����� ������������ ������ �������� ��������� ��� ��������
���������� �� ������� ���������� ΔTp = 150− 200K �������� ��������� �� ���� ��
�������� ���� ������� �������� ����������� ����� ����������� �� � ������������ �������
(�� ΔTp = 250K� ��������� �)�� ����� �� ����� �������� ��� ���������� ��������
����� �� ������������� � ����������� ������ ��� ������� ������� �������� ������������
����� ������� ����� ��� ����� ������� � �� ������ ��� ������� ����� �� ����� ������
� ����������� ���������� ���� ���� ������ ����� ���� ��������������� �� ���������
���������� ���������� ������ ��� ��� ����������� ��������� ��������� ��� ����� ����
������� ������ ���������� ��� �� ������������ ������������ �������� �� ��� ��������
������� ��� �������� #� �������� ���� ���������� �������� ��� ���� ��������� ����������
*+,
![Page 162: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/162.jpg)
������� � ��� �� �� ���
������� ������� �� � ��� �� ��� ������� ��� �� ��� � �� ����� ��� ���� ����
��������� �� ���� ��������� ������ ����� ��� ���� ��� ������� �� �� ������
����
��� �������� �� ����� ������ �� ������ ������ � ���������� � �� ��������� ��
��������� ��� ����� ������ � � ���� ��� �� ���� �� �� ������� �� �������� �����
��� �� ����� ������ �� ���� � ��� �������� ����� �� � ��� ������� �� �� ��
�� ����� ��� � �� ���� ������ � ����� � �� ���� � �� ������ ������� �������� ���
��� ���� �� �� ���� ����� ���� � �� �� �������� ��������� � ���� �� ���� ��� �
���� �� ���� ��� �� ������� � ����� �� ������ � ����� �� ���� �� ����� !"��#�����
$%&'( ��� �������� ���� )� �� ��� ����� �� ����������� ��� �� *�� ������ ��� ��
���� �� ������� ��� ��� �������� ������� � ������ � �������� ���� �� �� � ���
����� � �� � ����� ������� � �� �������� �� ��� �� �� ����� ��� �� � �� ��� ���
+� ���� ���� �� �� ��� ����� � ������ � ������ ��� ���� �� � ������ ��� �����
����� �� � �� ������ �� �� ���� ����� ��� �� ��� ��� �� ����� �� ��� ������ �
*��� ��������� !,�� -�������� � $%&&. /��� � &000(� ���� ����� �� �� ����� �1�
���� �� �� ��� ������� ����� �� ��� ��� ������ ��� ��� ����� ��� ����� ��
������ ��� �� ���� ��� �� ��� ��� ���� ������� �� ������ � �� /������ �������
�� ��������� � 2����� !$%&�( �� ���� ��� � �� ��� ����� ����� !2���� ��� +����
$%&�(� 3� ��������� �� ���� �� �������� �� ����� ����� �� ��� ��� ������ ��
������ ��� ���� �� ���� ���4 !&( / ���� !80−100Myr( ��� ���� ���� 5�� 6���� �
�����7 ����� �� ��� �� � ���� � �� ��� ��� �� ��������� �������� � !$( � ����
!∼ 20Myr( ��� �� �� ������ 6������� �����7 ����� �� ���� ��� � �� �� ��� ���
��� �� �� �������� ��� ������� � ������ �� �������� ��� �� �� �������� ���� ������� �
�� ��� �� �������� ���� �� �� ��� ������ ���� ����� �� ��� �� /������ � �������
� ����4 -�8��� ��� 9��� !&00$(. :����� ��� ��� -� �� !$%%&(. ;<���� !$%%=(. ���
������� � ��� !$%%>(�
�� ����� ������� �� �� �������� �� ����� ������ � ���� ������ � ��������� � ��
����� ���������� �� �� �� ��� �� ����� ��� �� ������� ��� �� ��?�� +� ���� ���
������ �� �� �� ��� ����� ������� �� ����� ������ ��� ������������ ��?� ���������
� ���� @������� ����� ������� ���� ���� �� ��� ��� ��� �� ����� ��� � ���� � ��
�� �� ����� ����� ������� ����� �� ��?� ����� ���� ����� �� ���� �� ����
��� ����� ��� ������ ���� �� ����� ������� ���� ����� � �� ��� ����� ������� �
2��� !$%&&(� +� �������� ������� �� ��?� ��� ������� �� � �������� �� �����
�� � ����� �� ���� !10Myr( ���� �� ������ ��� �� ����� �� ∼ 100Myr�
&'=
![Page 163: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/163.jpg)
������� � ��� �� �� ���
6.2 Areas of future research
6.2.1 Implementation of felsic crust formation in I3ELVIS
��� ������� ������ � �� ������ �������� ��� ���� ���� ��� ��� ����� ���
���� �� �������� �� ��� ��� ������� ������ � ������ ������ �������
�� �������� ��� ��� ��� �� ���� ��� � �������� �������� �� �������� ����
�� � ������ ���� ��� ����� � !"� ��� ������ �� ��� ��#�� $������ �� ������
��� ��� #��� ��� �� ��� ���� �������� ���� ���� �� %��� ��� �� $�� �
��� � �� &����� '����� ���� ����� ��� �� ����� �������� ��( ��� ���
���� 4.0Ga ��� �'����� � )"� ��� ���� ������ ����� ��� ����� *���� ��
�� ��� �� 4.0Ga� ����#��� ������ �� �� � *���� ��� ��� �� �� � 4.4Ga ����
����� �� ��� ���� �� ��� � ��� � � #��� ����� �� �'����� � )"� $ ���
�� ����� ��� ��� � ��� ������� � ���� � �� ����� %��� ����� ����� ��� ��
����� ������ ����� �� ���� �+���� ������ � ��� �+���� ����� ���
��� �� #����� �� �������� ��� ��#� ���� ����� �� �� #���� ����� � �� '�����
� )� ��� ��������� �����"�
,� '����� ) �� �� ��� �� ��( ������� � �� �� �� � � �� �� ������
�� ���� ������� ����� ��� � ���� ��( ����� ���� %#�� ����� � ��� ��#�
���� �� � �� �� �� ��� � ��� ������� ����� � �� �#���� �������� -
������ ����� �� ��( ����� ��� ��� ������� �� �� ��� � ��� �������
.����� ����� ��#������� �������� ������ �� �� ��� � ��� �� �� �� �/��
#����� �� ��� � ��� �#�� � �� ��� ������� ����#��� �� ��� ���� �� ��� � ���
�� ������ ������ � �� �������� ����� ����� �� ����� �0���� 1�2�2"�
.������ �� ��� � ��� � ��������� �� ������ ������ � ����
.������ �� ��� � ��� �� ������� ���� ����� � �� �3 #�� ��� ,�%45,0� �� �
���� �(���� ��� 6���� � 2"� 0*�#� � ��� �� 7)" ��# �� � �������� � �� ����
��������� �� ����� �� ������� ��� �������� ��� ��� ��� ��� �� �������� ��
��� � ��� � �� .�� !�7"� 8�� �/����� ���� ���������� ����� ������ ���
���� �� � ���� #������ �� ������ �� ��� ��� ���������� �� ��� ��� ���
��� ���� ���� ���� �" ��� �
,���������� �� � ����� ���� �� �� 0*�#� � ��� �� 7)" �� �� 23 ����
,2%45,0 ��� �� �� ���� ������� � ��� ���� � �� � �� �������� ����� ���
719
![Page 164: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/164.jpg)
< 100 yr
> 80Myr > 12months
6 − 9GB
![Page 165: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/165.jpg)
6.2.2 Outlook II: Refertilisation of depleted mantle by delamination of eclogite
![Page 166: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/166.jpg)
������� � ��� �� �� ���
��������� ������ ������������ � �������� �������� ����� ����� ��� ���������� ��
���� ������� � ��� ����� ���� ���������� ������� ������� ������� ��� �������
� �������� �� �������� ������ ��������� ����� ���� �� � ������� �� ��� �����������
������ � � ������ ����∑
nMext! ����� �� �������� ��� �������� ������ �� ����
� ������� �� ����� �� �� ������� ���! ��� "����� �� ��� ����������� � ��� ���������
6.2.3 Outlook III: Long-term global models
#�� "��� ���� ����� � �� ����� ��� ������� ���� � ��������� ��������� �� � $%
�������� ������ #�� ������� ���������� ����� ������� ��� �������� �������� ��
&����� �! �������� ��������� �������! ��������� � ������ �������! ������� �
������� ���� ��� ��� �������� ����� ���������� ' (��������) ��� �� ����� �����
����� �� � ������ ����� �� ���� � ≥ 80Myr �� ��*�������� �������� � ������ ���
����������� ����� ��� ����������� �*����� �� ���� ������� ����� ���� ����� �
��� � ��� ������� ����� ����� �� ����� ���� ������� �� ��� ������� ��������� #��
"��� ����! ����*�! ����� � �� ����� ��� (��������) �*������� � ��������� ���������
��� �������� � � �� �� � ��*� ��*��� �*���� �*����� ���������� ��� ��������� ����
������ ��� ������� � ����������� ������ ��� ��� ��������� � ����������� ������
�� ���� ���� � ����� �����! ������� � ����� ���� ��� �� � �� ���� ������������
� �������� ������ � ������������ � �������� �� �������� ����������� �� �����
����! ��������� � ��������� ������� �� ��� ���� �� ���� �� � ������� �� ���������
������� �*� ���� ������ � ����� ���� ��������
References
+� '���� ,�� ��� -��� *�������� �� �� ����� ����������� ������� �� ������
�� ��� .���� ���/ ���������� �������! 01�$23�4�552��3! �000�
6� 7� 89���� :*������ � ;�������������! .������%�*��! 7����<��� =����������
�� ��� '������ =���� 8����! +����� ������ .�*����! &������ �� ������ ��
�������! ������4�>$2�?5! �??$�
6� 7� 89���� ' ��������� ���������������*�� ����� � ������� ������� � '������
���� ��� �� ������������ ����������� ������� ���������� �� ������������ ����!
1?�5�4��>>2���3! �??��
�5?
![Page 167: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/167.jpg)
������� � ��� �� �� ���
�� �� ������ �� � �� ������� �������� ������������� �� ���������� �� ���
�������� ������ �������� ��� !"#$ %#$�� �& ��
�� �� ������� � �� ������� �� '� (� )������� )�� ����� �� ��� �*��� ������ �
������� ��#�&!"�&%�+� �& ,�
-� (� (����� + . (������ �� /���� 01������� 2 ���� � � ����� �� �������
������� ����� �3$%42� *������� '����� ��������� �&&$�
)� 4� 5���� �� 6� *� 7��� (��������������.����� ���8��.�.���� ������ 9��� �����.
1���1� :���.��;������ ������� ��� ������� ���������� <�9� 9��� ������� 1�������
�������� ����������� ���� � �� ��� ���� �� ������� ����� ���� �&��!"�#,%, +�
�&&,�
� �� ������ �� �� �� ������� (������ �1������ �� ���������� � � �.�����.
������� *������ 0����" (��������� 9��� 4���� 2 ������ �� �� ����� �����
�� ���� � ��� ����� � $%�# � �������� �& ��
� �� ������ �� �� �� ������� 2��������� ���9�� ������.��8� =�����>� ������ ��
����� <�9 � 4���" ���1��� ������������� �� 0���� ��������� ������ � ���
���� ������� ��� � ���� � ���� �& � !",�?%,$3� �& $�
(� ��98��9���� �� *� -���� 01������ �� ��� �������� ������ ����� ��,�? ,!"
+ %+ ?� �&&3�
(� ���@����� 0���� 0����" *������ ������ ���� ���� ���� ?� !"?%+� �& ��
*� -�A�� �� '� B� ����� (���� C������� �� '���� /���� � ��� 0���� *������
� ���� �$3�$&3�!" �&$% � � ##��
B� �� /���� �� *� *� 5� B���� ����.���� 0����� ����� $& �?�3+!"$& %$&$� �& ,�
� /������ 0���� ������" * ��������� �� ��� *������ ������D� ����� $& �?�3+!"
�#3%�#?� �& ,�
��.C� /���� )�� ��������� *������ ���� �������" '����������� ����:����� ��
�1����� ��� � �.��E�� ������� ������ ��� *������ ������� ���9��� � ����� �,
� %�!"� %,3� �& �
0� ��@�1�� )� 5����� -� ��F9�� �� /� ���9� 5������� �� ������ ����� � ��� *�����"
* ��������� ������� ���������1�� ������ � ������� �? " #+%���� �& $�
$
![Page 168: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/168.jpg)
������� � ��� �� �� ���
�� �� ��� ��������� ��� ������� ���� �� �� ��� �� ������� �������� ����
���� �� �������� ������� ��� ��������� ������� �� ����� ��� � �������� ��
� !"#$�%# &� &�''�
(� ��� )����� *� �� ������ �� +� (� ��� � ���� +����,�� �� �� ������� �������-
�� ���� �������� �� .�� ��������, �� �� �������� �� /����� ���� �� �����
������ �� �� ��� � ��� ����� ��� �� ������ ' ��$!"&01%#' � &�� �
)� /� 2��� �� (� /� ��� ���� ��� +����� �������� ���,����� �- �������
��,�������� �������� &3�'&!"'�0#%'�0�� &��'�
' &
![Page 169: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/169.jpg)
Acknowledgements
���� ������ ��� �� �� ������ ���� ��� ��������� �� ���� �� �� ������� � �����
���� �� ���� ��� �� ������� � ����������
����� �� ���� ���� � ����� ���� �� ������� � ������ ��������� �� � ����������� �����
��� ����� ����� �� ��� ��� ������� � � ������ ������� ���� � ������� �����
� �����!� ������ �� "�# ����� ��$��� � ������� � ������� �� ������ ����
���������� � ��� ���� ������� �� ��� �� � ��� �� �� ����� � �����!� ������ ����
��� ���������� �� ���� � ��� �������� ����� � �� � ���� �� "�# � ��%���
���� ��� ��� ��� ���� ���������� �������� ����������� ������� ������ �� �����
�������� ��� ������� � ����� ���� �� ���� �� ��� ��������� � �� ��� ����� ��
������ ��� �� � ������ ������� �� ��� �� ���������� ���� � ���� ��� ��
����
� � ���� �������� �� ����� ��� ���� ������� ��� ����� � ��� ���������� �� ���� �
��� �� ����� �� � ��� ������ �� �� ����������� � �� ���� �� ��������� ���
���� ��� ������ #�� �������� &'� ������ ������� � ������! ��� �� �� � ����������
����� � �����!� �� "�#� � ����� ���� ���� �� ���� �� ��� ������� �� ��� ��
� �����
� ����� ���� ���� �� ���� ��� (���� �� #�� ��� ������� �� ��� �� � ������
�� �������� ���� ������ �� � ����� ���� �� ����� � ��������� �� �� ��� � ����
�������� ������ �� � %��� ������
� ���� �� �� )*+,� � ��� ��� ���������� �� ����� �� ����� � -����� ������ �
� ���� �������� �� ����� ��� -����� .�/�� ��� �������� ��� ���������� �������� ��
��� 0������ �������� ���� � ����� ���� ���� �� ���� ����� ��� ���� �� 1���
��� �������� � %��� ���� �� ��� 2� ���� ����
����� � ��� � ��� ��� ����� �� ���� ���� �� ����� ������ � ��� �� �����
�� � ����� ���� �� ���� ��� ���� 0�� � ���������� � ����� ���� �� ���� ����� ���
����� ����� ��� ������ �� ��� � ������� ���� ��� �3"24�5 ���� �� ��������
�������� ��� ��� $����� �� ��
-� �� ������ � ���� � �� ��� ��� ������ ��������� � ���� ����� �������� �
���� � ����� ��� ��� ����� �� ��������� � ��� -��� ����� ��$��� � �������
+63
![Page 170: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/170.jpg)
�������������
�� ��� ������ ���� �� �� ��� ��� ��� ������ �������� ��� � ����� �� ���� ��
������� ���� ���� �� �� ��� ��� ������ � ��� ������� ����� ��� � �����
�� ����������
��� ���� ��� ��� ���� � ����� �� ����� ������� ������ �� ��� �������� ������
��� �� �������� ����������� ����� ������ ������
� !
![Page 171: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/171.jpg)
Curriculum Vitae
RIA FISCHERInstitute of Geophysics – ETH Zurich
Sonneggstrasse 5 – 8092 Zürich – Switzerland
phone: +41 44 633 32 48 – mail: [email protected]
web: http://jupiter.ethz.ch/~rfischer/
EDUCATION
Current Ph.D. student at ETH Zurich, Switzerland
NOV 2012 Thesis: “From early Earth Plume-lid tectonics to present day Plate tectonics: A high-
resolution 3D numerical modelling approach” | Advisor: Prof. Dr. Taras GERYA
SEP 2010-SEP 2012 Master of Science ETH in Earth Sciences, ETH Zurich, Switzerland
Major: Geophysics
Thesis: “Adaptive Multigrid. How to couple Adaptive Mesh Refinement with the Multigrid
method and Self-consistent modelling of planetary differentiation and onset of mantle
convection on Mars. A comparative study in 2D and 3D” | Advisor: Prof. Dr. Taras
GERYA
SEP 2007-JUN 2010 Bachelor of Science ETH in Earth Sciences, ETH Zurich, Switzerland
Major: Geophysics
Thesis: “Pseudo-3D Ground Penetrating Radar imaging of past and present landslides
in the Urserental” | Advisors: Dr. Stefan CARPENTIER, Dipl.-Geophys. Heinrich
HORSTMEYER
SEP 2005-JUN 2007 Bachelor studies in Physics
ETH Zurich, Switzerland
AUG 1998-JUL 2004 Eidgenössisches Maturitätszeugnis (Swiss university-entry diploma)
Kantonsschule Alpenquai Luzern, Switzerland
Major: Physics and Applied Mathematics
���
![Page 172: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/172.jpg)
PERSONAL DATA
DATE OF BIRTH: 11 July 1985
PLACE OF BIRTH: Zürich ZH, Switzerland
CITIZENSHIP: Switzerland
PROFESSIONAL EXPERIENCE
Current Scientific Assistant at ETH Zurich, Zurich, Switzerland
NOV 2012 Ph.D. Student in the Geophysical Fluid Dynamics group at Institute of Geophysics
JUL 2002-FEB 2012 Programmer and web developer/designer, P.A.Blackburn AG, Lucerne, Switzerland
Implementation and maintenance of customer relationship management application and
setup, design and maintenance of company websites including development of corre-
sponding web applications
FIELD EXPERIENCE
20-28 JUL 2014 Geological excursion to Witwatersrand Supergroup and Barberton Greenstone Belt,
South Africa
Guided by:
A. KRÖNER, Beijing SHRIMP Centre, CAGS, Beijing, China
A. HOFMANN, University of Johannesburg, South Africa
C. HEUBECK, University of Jena, Germany
Martin VAN KRANENDONK, University of New South Wales, Sydney, Australia
6-9 SEP 2014 Field trip to Limpopo belt, South Africa
Guided by: Prof. Dirk VAN REENEN, Univ. Johannesburg, South Africa
RESEARCH VISITS
22-26 APR 2013 Visit with Prof. Dr. Stéphane LABROSSE to Laboratoire de géologie de Lyon at ENS,
Lyons, France
17-19 DEC 2013 Visit with Prof. Dr. Stéphane LABROSSE to Laboratoire de géologie de Lyon at ENS,
Lyons, France
���
![Page 173: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/173.jpg)
PUBLICATIONS
S. Carpentier, M. Konz, R. Fischer, G. Anagnostopoulos, K. Meusburger, and K. Schoeck. Geophysical imaging
of shallow subsurface topography and its implication for shallow landslide susceptibility in the Urseren Valley,
Switzerland. Journal of Applied Geophysics, 83(0):46–56, 2012.
R. Fischer and T. Gerya. Regimes of subduction and lithospheric dynamics in the Precambrian: 3D thermome-
chanical modelling. Gondwana Research, 2016a. Submitted for publication.
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth plume-lid tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach.
Journal of Geodynamics, 2016b. In press.
CONFERENCES ATTENDED
R. Fischer and T. Gerya. Self-consistent modelling of planetary differentiation and onset of mantle convection on
Mars. A comparative study in 2D and 3D. In 10th Swiss Geoscience Meeting, 2012. Oral contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Was plate tectonics different in a hotter Earth? – 3D numerical modelling of Precambrian
tectonics. In Crystal2Plate 4th workshop, 2013a. Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. History and evolution of Subduction in the Precambrium. In LUCKY13: XIII International
Workshop on Modelling of Mantle and Lithosphere Dynamics, 2013b. Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. 3D Numerical study of the evolution of Subduction in the Precambrium. In International
Meeting on Precambrian Evolution and Deep Exploration of the continental Lithosphere, 2013c. Oral contribu-
tion.
R. Fischer and T. Gerya. Was plate tectonics different in a hotter Earth? – History and evolution of Subduction in
the Precambrium. In 11th Swiss Geoscience Meeting, 2013d. Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Was plate tectonics different in a hotter Earth? – History and evolution of Subduction in
the Precambrian. In AGU Fall meeting, 2013e. Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. History and Evolution of Precambrian plate tectonics. In EGU General Assembly, 2014a.
Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Evolution of Subduction in the Precambrian and consequences on the formation of
continental crust. In IMA 2014: The 21st General Meeting of the International Mineralogical Association, 2014b.
Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach. In German
Swiss Geodynamics Workshop, 2014c. Oral contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach. In 12th Swiss
Geoscience Meeting, 2014d. Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach. In AGU Fall
meeting, 2014e. Poster contribution.
���
![Page 174: From early Earth plume-lid tectonics to present-day …From early Earth plume-lid tectonics to present-day plate tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach Ria Fischer](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040601/5e8fa600e987cd644754792e/html5/thumbnails/174.jpg)
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach. In EGU
General Assembly, 2015a. Poster contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach. In GeoBerlin
2015 "DYNAMIC EARTH – from Alfred Wegener to today and beyond", 2015b. Oral contribution.
R. Fischer and T. Gerya. Early Earth tectonics: A high-resolution 3D numerical modelling approach. In AGU Fall
meeting, 2015c. Poster contribution.
���