International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Червов В.В.  

Трехмерная конвекция в верхней мантии Земли под кратонами Восточной Европы и Центральной Азии

     Выполнено численное моделирование тепловой конвекции под внутриконтинентальной областью Евразии, в которую входят Русская платформа, Западно-Сибирская плита, Сибирская платформа, Центрально-Азиатский и Уральский складчатые пояса, Тарим, Северо-Китайский и Южно-Китайский кратоны. Значения толщины литосферы древних платформ, таких как Сибирская, Тарим и Китайские платформы, составляют 200-250 км, в то время, как для Западно-Сибирской плиты значения толщины литосферы не превышает 130 км. В рифтовых долинах и в складчатых поясах имеет место утонение литосферы до 40 км. Подобные вариации мощности литосферы, существенно влияют на характер мантийных течений. Для описания течения в верхней мантии Земли привлекается модификация разработанной авторами численной модели, основанная на применении неявного метода расщепления по физическим процессам, метода слабой сжимаемости и учете сферической геометрии течения.
     Вычисления проводились в сферическом секторе 0° ≤ φ ≤ 150°, 10° ≤ θ ≤ 80°, 5671км ≤ R ≤ 6371км. Глубина кондуктивного слоя (литосферы) задавалась согласно данным о расположении кратонов. В качестве краевых условий на боковых границах задаются условия равенства нулю скалывающих напряжений, а на нижней и верхней – условия прилипания и фиксированные значения температуры. На границах неоднородной литосферной плиты также задаются условия прилипания. На нижней кромке литосферы, при постановке начального распределения температуры учитывается первоначальное значение температуры: Т = 1200С. Температура рассчитывалась во всем секторе; движение жидкости – вне литосферы.
      Основные результаты работы сводятся к следующему. Построена численная модель трехмерной конвекции региона Евразии от нулевого меридиана до 150-го и от 10-й параллели до 80-й на севере, включающего области с увеличенной мощностью литосферы (Русская и Сибирская платформы, Тарим и т.д.). Тепловое моделирование подтвердило возникновение естественного локального перегрева под блоками с увеличенной мощностью литосферы, приводящего к возникновению восходящего потока в мантии.

Работа выполнена при частичной поддержке Интеграционного проекта СО РАН №44, РФФИ № 08-05-00276 и 08-05-00926.