|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
КОНВЕКЦИЯ В ВЕРХНЕЙ МАНТИИ И ТРАНСФОРМНЫЕ РАЗЛОМЫтезисы доклада
- Автор: Котелкин В.Д.
- Сборник: Ломоносовские чтения. Научная конференция. Секция механики. Октябрь 2020 года. Тезисы докладов
- Редактор: Гувернюк Сергей Владимирович
- Серия: Математика и механика
- Тезисы
- Год издания: 2020
- Издательство: Институт механики МГУ
- Местоположение издательства: Москва
- Аннотация: Трансформные разломы располагаются на дне океанов, они тянутся на тысячи километров и представляют собой разрезы литосферы, в стенках которых нередко обнажаются полные разрезы океанской коры и породы верхней мантии. Расстояния между разломами порядка 1000 км. Океанические трансформные разломы выражены долинами шириной в среднем 20 км, борта долин представляют собой подводные горы. Глубокие долины трансформных разломов Атлантического океана служат каналами для распространения холодных антарктических вод, поступающих через Срединно-Атлантический хребет. Установлено, что расчлененный рельеф трансформной долины создается в зоне срединно-океанического хребта и затем пассивно переносится вместе с плитой. Удивляет прямолинейность магистральных трансформных разломов. Как объяснить существование таких грандиозных структур вообще и их правильную прямолинейную форму в частности? В гидродинамике известно, что образование вытянутых структур обусловлено развитием вторичных течений. Физическое моделирование вторичных течений, возникающих при вынужденной термической конвекции, было выполнено ранее в Сибирском отделении РАН А.Г. Кирдяшкиным. В данной работе представлены результаты 3D-численных экспериментов по моделированию в приближении Буссинеска термической конвекции в прямоугольном боксе. За нижнюю границу бокса принимается граница между верхней и нижней мантией. Реология, соответствующая мантийному веществу, учитывает сильную зависимость вязкости от температуры, а также её зависимость от давления. Все границы прямоугольного бокса считаются непроницаемыми. Касательные напряжения отсутствуют на всех границах, кроме нижней, где учитывается трение о менее подвижную нижнюю мантию. На всех боковых границах тепловые потоки отсутствуют. Верхняя граница задается холодной, на ней температура равна 0℃, а нижняя, 670-ти километровая граница, – горячей с температурой проходящего здесь эндотермического фазового перехода, 1600℃. Так как термическая конвекция допускает много стационарных режимов, т.е. является некорректной задачей, то в качестве условия регуляризации решения использовался дополнительный подогрев на небольшом линейном участке, расположенном на краю (либо в центре) дна расчетной области. Таким образом, моделировалась слабо вынужденная конвекция, в которой основное течение представляло вытянутую циркуляционную ячейку. В ходе численных экспериментов удалось на фоне основного продольного течения получить вторичные поперечные (валиковые) течения, которые по своим масштабам соответствуют трансформным разломам и могут объяснить их происхождение. Границы валиковых течений имеют квазипрямолинейную форму. Естественно, что горячие границы с восходящими потоками чередуются с холодными границами с нисходящими потоками. Восходящие вертикальные течения, сопровождаются расходящимися в стороны горизонтальными движениями, чем можно объяснить и образование глубоких долин, и разрезы океанической коры, и обнажение мантийных пород. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18-05-70012.
- Добавил в систему: Котелкин Вячеслав Дмитриевич