Экспериментальное и теоретическое моделирование тепловой и гидродинамической структуры конвективных течений в мантии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.04, кандидат геолого-минералогических наук Кирдяшкин, Алексей Анатольевич

• Кирдяшкин, Алексей Анатольевич
• кандидат геолого-минералогических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Кирдяшкин, Алексей Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТЕПЛОВАЯ ГРАВИТАЦИОННАЯ КОНВЕКЦИЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ

СЛОЕ, ПОДОГРЕВАЕМОМ СНИЗУ, И МОДЕЛИРОВАНИЕ МАНТИЙНОЙ КОНВЕКЦИИ

1.1. Устойчивость конвективных ячеек в горизонтальном слое, подогреваемом снизу

и охлаждаемом сверху

1.2. Нестационарная конвекция в горизонтальном

слое

1.3. Модели конвекции в мантии

1.4. Численное и экспериментальное моделирование тепловой гравитационной конвекции

в мантии

Глава 2. ТЕПЛОВАЯ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПЕРЕХОДНОГО РЕЖИМА СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ И ХАРАКТЕРНОЕ ВРЕМЯ РАЗВИТИЯ КОНВЕКТИВНЫХ ЯЧЕЕК В НИЖНЕЙ МАНТИИ И АСТЕНОСФЕРЕ

2.1. Экспериментальная установка

2.2. Система измерений и измеряемые параметры при исследовании переходного режима

2.3. Особенности экспериментального изучения переходного режима в горизонтальном слое

2.4. Влияние числа Прандтля на структуру, течения и теплообмен при тепловой гравитационной конвекции и проблема экспериментального моделирования

мантийной конвекции

2.5. Теплообмен и структура течения при

переходном режиме

2.6. Время установления стационарного

режима течения

2.7. Характерное время развития конвективных ячеек

в верхней и нижней мантии

2.7.1. Характерное время развития конвективных

ячеек в нижней мантии

2.7.2. Характерное время развития конвективных ячеек в астеносфере под центральной частью континента

2.7.3. Развитие конвекции в астеносфере под континентом при наличии зоны субдукции

2.7.4. Время развития конвективных ячеек в астеносфере при раскрытии океана

Глава 3. ГРАНИЦЫ ТУРБУЛЕНТНОГО РЕЖИМА СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ СЛОЕ, ПОДОГРЕВАЕМОМ СНИЗУ, И РЕЖИМ НИЖНЕМАНТИЙНОЙ КОНВЕКЦИИ

3.1. Экспериментальная установка, система измерений и измеряемые параметры

3.2. Теплообмен в конвективной ячейке при больших числах Рэлея

3.3. Природа длиннопериодных температурных колебаний

и их временной масштаб

3.4. Амплитуда и интенсивность тепловых пульсаций в конвективной ячейке и границы турбулентного режима свободной конвекции

в горизонтальном слое

3.5. Обоснование возможности экспериментального моделирования мантийной конвекции и определение режима нижнемантийной конвекции

Глава 4. ВРЕМЕННЫЕ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МАСШТАБЫ НЕСТАЦИОНАРНЫХ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНЫХ ТЕЧЕНИЙ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ СЛОЕ И ВРЕМЕННЫЕ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МАСШТАБЫ НИЖНЕМАНТИЙНОЙ КОНВЕКЦИИ

4.1. Экспериментальная установка, система измерений

и измеряемые параметры

4.2. Спектры пульсаций локального теплового потока и картины течения для турбулентного режима свободной конвекции в горизонтальном слое

4.3. Временные масштабы короткопериодных

пульсаций

4.4. Временной масштаб тепловых пульсаций в мантии

и возможная схема мантийной конвекции

4.5. Теплообмен и реология нижней мантии в

ранние периоды развития Земли

Глава 5. ВЛИЯНИЕ ЗОН СУБДУКЦИИ НА ТЕПЛООБМЕН И СТРУКТУРУ

ТЕЧЕНИЯ В НИЖНЕЙ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ

5.1. Экспериментальная установка, система измерений

и измеряемые параметры

5.2. Временные масштабы нижнемантийной конвекции при

наличии зон субдукции

5.3. Влияние зон субдукции на гидродинамическую структуру конвекции в нижней мантии

5.4. Влияние зон субдукции на структуру тепловых гравитационных течений в астеносфере

под континентом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное и теоретическое моделирование тепловой и гидродинамической структуры конвективных течений в мантии»

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе исследуется тепловая гравитационная мантийная конвекция в связи с нестационарным температурным полем в нижнемантийных конвективных ячейках и влиянием зон субдукции на конвективный теплообмен и структуру течения.

Актуальность исследования. Глобальные конвективные движения в глубинных оболочках Земли определяют не только тектонический облик нашей планеты, но и энергетику и развитие Земли в целом. Поэтому изучение мантийной конвекции является одной из основных проблем глубинной геодинамики, интенсивно развивающейся в последние годы. Исследования мантийной конвекции по оценке Национальной Академии наук США принадлежат к направления м_выще]^_^1шож1е1а в науках о Земле [1-3]. В настоящее время большая роль в этих исследованиях принадлежит моделированию глубинных геодинамических процессов, прежде всего, тепловой гравитационной конвекции в мантии.

Под тепловой гравитационной конвекцией (свободной или естественной) понимаются явления тепло- массопереноса при тепловом расширении жидкости в гравитационном поле. Перенос тепла и массы в условиях тепловой гравитационной конвекции играет существенную роль в тепловом режиме атмосферы и океана Земли, атмосфер других планет, конвективных зон звезд, в частности, фотосферы Солнца.

Тепловая гравитационная конвекция является основным механизмом тепло- и массопреноса в верхней и нижней мантии Земли. Нижнемантийные и верхнемантийные конвективные течения, взаимосвязанные между собой, оказывают основное влияние на процес-

сы, протекающие в тектоносфере, под которой в соответствии с [2], понимаются активно взаимодействующие литосфера и астеносфера. Конвективные течения определяют такие важнейшие процессы взаимодействия астеносферы и литосферы, как спрединг океанического дна, субдукция и коллизия литосферных плит, региональные процессы в самой литосфере, включающей в себя земную кору и литосферную мантию: опускания, деформации, расслоение плит, интрузии, вулканизм, метаморфизм.

Поэтому изучение тепловой и гидродинамической структуры мантийной конвекции является весьма важным для понимания сил и процессов, обуславливающих взаимосвязанные тектонические, магматические и метаморфические процессы в тектоносфере и определяющих состав, структуру и эволюцию глубинных слоев Земли.

Глобальные конвективные движения в глубинных оболочках, например, в нижней мантии, недоступны непосредственному наблюдению, и поэтому мантию изучают опосредованными методами. Геохимические изотопные методы свидетельствуют в пользу расс-лоенности мантийной конвекции. Сейсмическая томография позволяет определить закономерности "мгновенного" в геологическом отношении распределения нагретых и холодных масс мантийного вещества. В этих условиях моделирование мантийной конвекции приобретает большое значение для понимания её тепловой и гидродинамической структуры, для определения закономерностей её развития во времени, увязки геохимических и сейсмотомографи-ческих данных.

Численное моделирование, широко применяемое для исследования тепловой гравитационной конвекции в мантии внесло большой вклад в оценку критериев при выборе моделей (двухслойная, трехслойная конвекция, моделирование в сферической полости). С

помощью численного моделирования сделаны определенные оценки пространственной структуры конвективных течений и некоторых параметров конвекции. Однако, результаты численного моделирования зависят от корректности аппроксимации схем расчета и граничных условий, от корректности численного моделирования, основанного на решении трехмерных уравнений свободной конвекции. Ощутимые ограничения накладываются и на возможности численного расчета при больших числах Рэлея.

Поэтому важную роль должно играть экспериментальное теп-лофизическое моделирование тепловой гравитационной мантийной конвекции, которое позволит устанавливать новые закономерности для гидродинамики и теплообмена в мантии, уточнять и проверять результаты численного моделирования. Ранее экспериментальные исследования были весьма отрывочны и недостаточно подробны для количественного анализа [4].

Одним из главных вопросов, возникающих при лабораторном моделировании мантийной конвекции является определение режима нижнемантийной конвекции,которая влияет на тепловую и гидродинамическую структуру верхнемантийной конвекции. Этот вопрос, в свою очередь,связан с вопросом о влиянии отношения кинематической вязкости V и температуропроводности а, называемого критерием Прандтля Рг=У/а,на режим мантийной конвекции. Конвективные движения в мантии происходят при Рг ~ 1021 — 102 3, и ответ на последний вопрос очень важен для получения корректных и воспроизводимых результатов моделирования мантийной конвекции на лабораторных жидкостях.

В области трехмерной нестационарной конвекции корректное численное моделирование является очень сложным. Необходимо также лабораторное теплофизическое моделирование нестационар-

ного теплообмена и гидродинамики мантийной конвекции и определение ее временных и пространственных масштабов. Кроме того, лабораторное моделирование необходимо для определения закономерностей нестационарного теплообмена при различных геодинамических граничных условиях.

Таким образом, актуальность данной работы определяется необходимостью обоснования возможности и корректности экспериментального моделирования мантийной конвекции; необходимостью проведения лабораторного теплофизического моделирования конвекции в мантии с целью получения новых данных о тепло- массо-обмене в мантии, определения временных и пространственных масштабов мантийной конвекции; необходимостью постановки задач, связанных с исследованием тепловой и гидродинамической структуры мантии при различных геодинамических граничных условиях, что очень важно для дальнейшего развития геодинамики, и в конечном счете, геотектоники.

Цель работы;

- обосновать возможность и корректность лабораторного теплофизического моделирования конвекции в мантии;

- адаптировать метод лабораторного теплофизического моделирования для решения задач геодинамики, связанных с исследованием тепловой и гидродинамической структуры конвективных течений в мантии, и получить теплофизическую модель структуры конвективных течений в мантии.

Задачи исследования:

- экспериментально определить границы Яа = 1"(Рг) турбулентного режима тепловой конвекции в горизонтальном слое вязкой жидкости, подогреваемом снизу, и выявить зависимость режима нижнемантийной конвекции от тепловых пульсаций в нижней

мантии;

на основе теплофизического моделирования выяснить, как влияют зоны субдукции на временные масштабы и структуру конвективных течений в нижней мантии и определить связь теплообмена и структуры течения в астеносфере под континентом с зонами субдукции.

Фактический материал, методы исследования.

Теоретической основой решения поставленных задач являются уравнения тепловой конвекции (уравнения Навье-Стокса) в приближении Буссинеска и теория подобия, применяемые в данной работе при теплофизическом моделировании мантийной конвекции.

Для определения временных масштабов и гидродинамической структуры мантийных конвективных течений проведено 300 экспериментов в горизонтальном слое вязкой жидкости, подогреваемом снизу, длительность каждого - 2-3 часа. Получен экспериментальный материал в виде кривых локального теплового потока, числа Нуссельта и числа Рэлея в зависимости от времени (700 кривых) и 200 снимков картины ячеистого течения. При обработке экспериментальных результатов вычислялись значения амплитуды и интенсивности пульсаций локального теплового потока. Перенесение экспериментальных результатов на мантию осуществлялось на основе теории подобия. Временные масштабы мантийной конвекции оценивались на основе корреляционного метода спектрального анализа [8,9] и соотношения для скорости конвективных течений в горизонтальном слое [43,179]. Пространственные масштабы мантийной конвекции оценивались по снимкам картины течения.

Основной метод исследования конвекции в мантии, применяемый в данной работе, - теплофизическое моделирование, как лабораторное, так и теоретическое. Лабораторное теплофизическое

моделирование осуществлялось на экспериментальной установке, представляющей собой горизонтальный слой вязкой жидкости, подогреваемый снизу и охлаждаемый сверху. Влияние зон субдукции на мантийную конвекцию моделировалось путем введения в горизонтальный слой тонкостенных трубчатых охладителей у охлаждающей поверхности теплообмена. Теоретическое моделирование заключалось в анализе уравнений Навье-Стокса (тепловой гравитационной конвекции) на основе теории подобия и решении уравнений Навье-Стокса в приближении Буссинеска методом последовательных приближений [202].

При моделировании привлекались данные экспериментов по режимам свободной конвекции в горизонтальном слое и спектрам турбулентных пульсаций [10-13,31-33]. При анализе результатов экспериментального и теоретического моделирования использовались оценочные данные по перепадам температуры, числам Рэлея и физическим свойствам мантии [1,2,5-7,14-30].

Защищаемые положения, основные выводы и результаты:

1. Экспериментально полученная диаграмма режимов нестационарной трехмерной свободной конвекции в горизонтальном слое, подогреваемом снизу, показывает, что есть две границы Ва=Т(Рг) турбулентного режима тепловой конвекции. Граница Вау|=1.7-105 определяется началом роста амплитуды перемежающихся короткопе-риодных пульсаций локального теплового потока, накладывающихся на длиннопериодные, обусловленные перестройкой ячеистой структуры. Граница Яаум = 106 определяется интенсивными короткопе-риодными тепловыми пульсациями и отвечает режиму развитой тепловой турбулентности.

Границы турбулентного режима свободной конвекции не зависят от числа Прандтля Рг = V/а уже при Рг > 102, и поэтому оп-

ределяющим критерием свободноконвективных движений в мантии является число Рэлея Ra = Вg Дт13/а V.

2. Согласно карте режимов конвекции, при современных оценках числа Рэлея для нижней мантии, режим конвекции в нижней мантии - или развивающийся, или развитый турбулентный. В любом случае он - нестационарный, и обусловлен короткопериод-ными тепловыми пульсациями в нижнемантийных конвективных ячейках, накладывающимися на длиннопериодные колебания, которые в свою очередь определяются структурной перестройкой мантийной конвекции.

Определяющий временной критерий нестационарной мантийной конвекции - число гомохронности Но 1 = ut/1 - для короткопери-одных тепловых пульсаций имеет среднее значение 7.1 и не зависит от числа Прандтля, что позволяет оценить характерный период тепловых пульсаций в нижнемантийных конвективных ячейках. Это характерное время сопоставимо с циклами Уилсона, определяемыми периодическим распадом и собиранием суперконтинентов, "от Пангеи до Пангеи". Характерный период низкочастотных колебаний, связанных со структурной перестройкой нижнемантийных ячеек, соизмерим с возрастом Земли.

3. Согласно полученным экспериментальным данным, зоны субдукции не сказываются на временных масштабах нижнемантийной конвекции, но существенно влияют на конвективную ячеистую структуру: обуславливают нисходящие течения в верхней и нижней мантии и задают пространственное расположение ячеек, их размеры и форму.

Эксперименты показывают, что восходящее течение в нижней мантии формируется посередине между двумя зонами субдукции, нисходящие течения - задаются зонами субдукции. Конвективная

структура между двумя зонами субдукции организуется в результате взаимодействия основного ячеистого течения и валиков, оси которых параллельны основному течению. Продольный размер результирующего течения соответствует расстоянию 1_ между зонами субдукции, а поперечный размер - ширине двух валиков.

Высота основного ячеистого течения соизмерима с толщиной нижней мантии ( ~ 2200 км), высота валиков - с полутолщиной нижней мантии ( ^1100 км), толщина теплового пограничного слоя у границ 670 и 2900 км может составлять ~ 150-300 км.

4. При погружении океанической литосферы под континент, в астеносфере под континетом в условиях горизонтального градиента температуры создается плоское ячеистое течение протяженностью много большей, чем толщина астеносферы. Около границы 410 км при неустойчивой температурной стратификации возникает валиковый слой, размер которого соизмерим с полутолщиной астеносферы. Суммарная сила трения, приложенная к континенту и обусловленная конвективным течением в астеносфере под континентом, направлена в сторону зоны субдукции и по величине пропорциональна тепловой гравитационной силе, возникающей из-за горизонтального градиента температуры в астеносферном слое. Критерий, определяющий силу трения Р, приложенную к котинен-тальной литосфере, имеет вид ¥/ рВд Ат12 = (3.3 - 5) ■ Ю-2.

Новизна работы. Личный вклад.

Для определения структуры тепловой гравитационной конвекции в нижней мантии и астеносфере в работе применяется теплофизическое моделирование на основе лабораторного эксперимента. Постановка задач и интерпретация результатов на всех этапах проводились совместно с Н.Л. Добрецовым и А.Г. Кирдяшкиным. Личный вклад автора следующий:

1 . На основе экспериментальных кривых локального теплового потока, экспериментально полученных величин амплитуды и интенсивности короткопериодных пульсаций локального теплового потока построена диаграмма режимов нестационарной трехмерной естественной конвекции в горизонтальном слое, подогреваемом снизу, определены границы турбулентного режима тепловой конвекции .

2. С использованием диаграммы режимов турбулентной конвекции и с применением теории подобия для анализа уравнений Навье - Стокса в приближении Буссинеска при больших числах Прандтля, обоснованы возможность и корректность лабораторного теплофизического моделирования мантийной конвекции для жидкостей с числами Прандтля Рг > 102 и определен критерий нестационарного свободноконвективного движения - число Рэлея .

3. Опираясь на диаграмму режимов стационарной конвекции и современные оценки числа Рэлея, определен режим нижнемантийной конвекции.

4. С использованием корреляционного метода спектрального анализа вычислены спектры мощности локального теплового потока, по которым определены числа гомохронности для короткопериодных пульсаций в ячейках и показана независимость критерия гомохронности от критерия Прандтля, что позволило еще раз показать корректность лабораторного моделирования мантийной конвекции

5. С использованием полученного среднего числа гомохронности для короткопериодных тепловых пульсаций оценен средний период пульсаций в нижнемантийных конвективных ячейках и показана независимость временных масштабов мантийной конвекции от наличия зон субдукции.

6. На основе экспериментальных кривых локального теплового потока и снимков картины конвективных течений в горизонтальном слое оценен характерный период низкочастотных температурных колебаний в нижней мантии.

7. Применяя полученные в данной работе соотношения для периода пульсаций,и используя соотношение для скорости свободной конвекции, а также турбулентный закон теплообмена и современные оценки перепада температуры, определены временные и скоростные масштабы конвективных течений в мантии в ранние периоды развития Земли и оценена вязкость мантии на ранних стадиях геоистории.

8. На основе экспериментально полученных снимков картины конвективного течения в горизонтальном слое определено влияние зон субдукции на ячеистую структуру мантийной конвекции, выделено три характерных вертикальных масштаба нижнемантийной конвекции и найдены горизонтальные размеры конвективных течений между двумя зонами субдукции.

9. С использованием уравнений Навье-Стокса в приближении Буссинеска, построена теплофизическая модель влияния зоны субдукции на теплообмен и структуру течения в астеносфере под континентом. Методом последовательных приближений решена задача о тепло- и массообмене в астеносфере под континентом при наличии зоны субдукции:

- в результате решения получены профили температуры и скорости в астеносфере;

- привлекая результаты проведенных экспериментов, оценены характерные масштабы конвекции в астеносфере;

- на основе полученных в решении скорости и локальных коэффициентов трения получен критерий, орпеделяющий интегральную

силу трения между астеносферным течением и континентальной литосферой - основную движущую тектоническую силу.

Апробация работы.

Результаты, представленные в диссертации, докладывались на научной конференции РФФИ "Геодинамика и эволюция Земли" (Новосибирск, 1996.), Международных научно-студенческих конференциях (Новосибирск, 1993, 1994, 1995, 1996гг.). Результаты лабораторного теплофизического моделирования мантийной конвекции с участием автора используются в новой книге N. L. Dobret-sov, A. G. Kirdyashkin "Deep-level geodynamics" (A.A.Balke-ma/Rotterdam/Brookfield/1998). По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 236 страниц состоит из введения, пяти глав,заключения и списка литературы из 202 наименований и включает 79 рисунков и 1 таблицу. Перед каждой главой кратко изложено содержание этой главы.

Автор благодарен д.г.-м.н., академику Н. Л. Добрецову за научное руководство, внимание и поддержку на различных этапах выполнения работы, а также заведующему лабораторией "Физического моделирования" д.т.н. А.Г. Кирдяшкину, сотрудникам лаборатории к.г.м.-н. В. Э. Дистанову, к.г.-м.н. В. Г. Томасу, н.с. И. Н. Гладкову и сотруднику ТОО "Высокочистые материалы" С. П. Попову за научные консультации и предоставленные условия для выполнения исследований.

Заключение диссертации по теме «Геотектоника», Кирдяшкин, Алексей Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе для решения задач геодинамики адаптирован метод лабораторного теплофизического моделирования, и по результатам экспериментов построена теплофизическая модель тепловой и гидродинамической структуры мантии.

Результаты численного моделирования мантийной конвекции зависят от корректности аппроксимации схем расчета и граничных условий для уравнений Навье-Стокса, и несмотря на достигнутые успехи, требуют экспериментального дополнения и уточнения. Особенно сложным является корректное трехмерное численное моделирование тепловой турбулентной конвекции в мантии, протекающей при довольно больших числах Рэлея (Яа « 9-ю5-5-106 для нижней мантии, до 107 для астеносферы под океаном).

На основе экспериментально полученной диаграммы режимов турбулентной тепловой конвекции показаны возможность и корректность экспериментального моделирования мантийной конвекции на лабораторных жидкостях с числами Прандтля Рг = V/а > 100. Это позволяет проводить лабораторное моделирование мантийной конвекции за доступное время и на установках с небольшими .размерами, создание и эксплуатация которых реальны в лабораторных условиях, что важно для специалистов, занимающихся экспериментальным моделированием геодинамических процессов. Диаграмма режимов конвекции важна для геодинамики, она уже позволила установить, что режим нижнемантийной тепловой конвекции - турбулентный, и может служить основой для дальнейшего построения моделей мантийной конвекции и решения новых геодинамических задач с более сложными моделями и граничными условиями.

Спектральный анализ величин локального теплового потока позволил определить на основе критерия гомохронности время развития конвективных ячеек в нижней и верхней мантии при различных геодинамических условиях и характерное время тепловых пульсаций в нижнемантийных ячейках. Сопоставление полученных оценок характерного времени конвективных течений в нижней мантии и астеносфере с известными сегодня геологическими циклами позволит понять механизм периодичности и установить взаимосвязи глобальных, мезомасштабных и региональных геологических процессов.

Лабораторное теплофизическое моделирование позволило определить на основании картин ячеистого течения гидродинамическую структуру конвективных течений в нижней мантии в отсутствии и при наличии зон субдукции. Экспериментально полученная трехмерная картина течения с основными ячейками и валиками, оси которых направлены вдоль основного течения, детальнее по сравнению с имеющимися результатами численных экспериментов, где корректное моделирование трехмерных свободноконвективных течений пока представляет собой очень трудную задачу и картина мантийных течений получается более упрощенной.

Решение задачи о тепловой и гидродинамической структуре конвективных течений в астеносфере под континентом при наличии зоны субдукции методом последовательных приближений дает возможность определить новый критерий подобия, важный для геотектоники - критерий, характеризующий суммарную силу трения F, действующую на континентальную литосферную плиту и обусловленную астеносферным конвективным течением, F/ рЗ g Дп2 = (3.3-5) ■10"2, который позволяет рассчитать значения интегральной силы трения, действующей на океанические и континентальные литосферные плиты и оценить общий баланс сил, управляющих движениями плит.

Как установлено в данной работе, критерий Рэлея Ва = = Вд Дт13/а V является определяющим для конвективных движений в мантии; его значение можно определить для температурных граничных условий в мантии, а значит, установить особенности режима конвекции, сделать заключения о пространственных масштабах ячеистых течений для данной геодинамической обстановки и определить характерное время и скорость конвекции (и скорость движения литосферных плит), используя критерий гомохронности Но = и1:/1 - основной временной критерий мантийной конвекции. Это важно как для специалистов, занимающихся численным и экспериментальным моделированием геодинамических процессов в нижней мантии и астеносфере, так и для специалистов в области геотектоники, решающих общие геотектонические и геодинамические задачи.

В представленной работе ещё только обоснована возможность применения лабораторного теплофизического моделирования для исследования конвекции в мантии и найдены некоторые общие закономерности гидродинамики и теплообмена в мантии. Несомненно, в дальнейшем экспериментальное моделирование в сочетании с теоретическим, основанное на законах теплофизики и динамики вязкой жидкости, должно развиваться в направлении усложнения задач. К вопросам, которые предстоит решать, например, относятся :

- теплофизическое моделирование конвекции в астеносфере в условиях окраины андийского типа, когда континент движется;

- моделирование теплообмена в астеносфере под океаном в области срединно-океанического хребта при движении океанической литосферы;

- лабораторное моделирование конвекции в мантии с несколькими движущимися континентами;

- взаимное влияние граничных условий на ядро-мантийной границе, нижнемантийной конвекции и нестационарных граничных условий в верхней мантии (перескоки зон субдукции, смещение срединно-океанических хребтов и т.д.);

- взаимодействие тепловых плюмов над локальными источниками тепла и плюмов смешанной, тепловой и химической, природы, поднимающихся от ядро-мантийной границы, с конвективными течениями в верхней и нижней мантии и взаимодействие плюмов, возникающих в зоне субдукции, с атеносферным конвективным течением под континентом.

- Z14

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Кирдяшкин, Алексей Анатольевич, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Глубинная геодинамика. -Новосибирск: НИЦ ОИГГиМ СО РАН, 1994. - 299 С.

2. Dobretsov N.L., Kirdyashkin А.G. Deep-level geodyna-mics.- Rotterdam, Brookfield: A.A.Balkema, 1998. - 328 p.

3. Wyllie D.J., Abel son Ph.H., Adams S.S., et al . Solid -Earth Sciences and Society. Summary and global overview.- Washington: Nat. Acad. Press., 1993. - 46 p.

4. Nataf H.C., Froidevaux C., Levart J.L., Rabinowicz M. Laboratory convection experiments: Effect of lateral cooling and generation of instabilities in the horizontal boundary layers // J. Geophys. Res. - 1981. - V.86. - P.6143-6154.

5. Кирдяшкин А.Г., Добрецов Н.Л. Моделирование двухслойной конвекции // ДАН СССР. - 1991. - Т.318. - С.946-949.

6. Dobretsov N.L., Kirdyashkin А.G. Experimental modelling of two-layer mantle convection // Ofioliti. 1993. - V.18. - N 1.- P.61-81.

7. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Применение двухслойной конвекции к структурным особенностям и геодинамике Земли // Геология и геофизика. - 1993. - N 1. - С.3-26.

8. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Пер. с англ. В 2 т. - М: Мир, 1971.

9. Fluid mechanics measurements / Edited by R.J.Goldstein.- Hemisphere publishing corporation, Springer-Verlag, 1983. - 617 p.

10. Krishnamurti R. On the transition to turbulent convection, part 1 // J. Fluid Mech. - 1970. - V.42. - pt.2. - P.295-307.

11. Krishnamurti R. On the transition to turbulent convection, part 2 // J. Fluid Mech. - 1970. - V.42. - pt.2.

- P.309-320.

12. Krishnamurti R. Some further studies on the transition to turbulent convection // J. Fluid Mech. - 1973. - V.60.

- pt. 2. - P.285-303.

13. Willis G.E., Deardorff T.W. Development of short-period temperature fluctuations in thermal convection // Phys. Fluids. - 1967. - V.10.- N 5.- P.931-937.

14. Жарков B.H. Внутреннее строение Земли и планет.- М: Наука, 1983.- 416 с.

15. Кирдяшкин А.Г. Тепловые гравитационные течения и теплообмен в астеносфере. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1989. - 81 с.

16. Cserepes L., Rabinowicz М. Gravity and convection in a two-layer mantle // Earth Planet. Sci. Lett. - 1985. - V. 71. - P.193-207.

17. Cserepes L., Rabinowicz M., Rosemberg-Borot C. Three-dimensional infinite Prandtl number convection in one and two -layers with implications for the Earth's gravity field // J. Geophys. Res. - 1988. - V.93. - N 10. - P.12009-12025.

18. Bercovici D., Shubert G., Glatzmaier G.R. Three-dimensional spherical models of convection in the Earth mantle // Science. - 1989. - V.244. - P.950-959.

19. McKenzie O.P., Roberts Y.M., Weiss N.O. Convection in the Earth's mantle towards a numerical simulation // J.Fluid.Mech. - 1974. - V.62. - pt.3. - P.465-538.

20. Zhang S., Yuen D.A. The influences of lower mantle viscosity stratification on three-dimensional spherical-shel1 mantle convection // Earth Planet. Sci. Lett. - 1995. - V.132. - P.157-166.

21. Hansen U., Yuen D.A., Kroenig S.E. Larsen T.B. Dynamical consequences of depth-dependent thermal expansivity and viscosity on mantle circulations and thermal structure // Phys. Earth Planet Inter. - 1993. - V.77. - P.205-223.

22. Ботт M. Внутреннее строение Земли. - M: Мир, 1974.367 с.

23. Рингвуд А.У. Происхождение Земли и Луны. Пер. с англ. - Л.: Недра, 1982. - 287 с.

24. Соболев H.В. Глубинные включения в кимберлитах и про-лема состава верхней мантии. - Новосибирск: Наука, 1974. - 263 с.

25. Акимото С. Система Mg0-Fe0-Si02 при высоких давлениях и температурах - фазовые равновесия и упругие свойства // Верхняя мантия. - М: Мир, 1975. - С.60-80.

26. Takahashi Е. Melting of a dry peridotite КСВ-1 up to in GPA: implication for the origin of peridotitic upper mantle // J. Geophys. Res. - 1986. - V.91. - P.9367-9382.

27. Добрецов H.Л. Глобальные петрологические процессы.-М: Наука, 1981. - 296 с.

28. Добрецов Н.Л., Ащепков И.В. Эволюция верхней мантии Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. - 1991.

N1. - С.3-16.

29. Добрецов H.П., Ащепков И.В., Симонов В.А., Жмодик С.М. Взаимодействие пород верхней мантии с глубинными флюидными расплавами в Байкальской рифтовой зоне // Геология и геофизика .- 1992. - N 3. - С.3-19.

30. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Моделирование процессов субдукции // Геология и геофизика. - 1997. - N 5. - С.846-858.

31. Willis G.E. Deardorff J.W. Measurements on the Development of Thermal Turbulence in air brtween horizontal plates // Phys. Fluids. - 1965. - V.8. - N 12. - P.2225-2229.

32. Willis G.E. Deardorff J.W. The oscillatory motions of Rayleigh convection // J. Fluid Mech. - 1970. - V.44. - pt.4.-P.661-672.

33. Gollub T.P., Benson S.V. Many routes to turbulent convection //J. Fluid. Mech. - 1980. - V.100. - pt 3.-p.449-470.

34. Гершуни Г.З., Жуховицкий E.M. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. - М.: Наука, 1972. - С.32-61.

35. Benard H. Les tourbillons cellulaires dans un nappe liquide transportant de la chaleur par convection en regime permanent // Annales de chimie et de physique. - 1901. - V.23. - P.62-144.

36. Rayleigh J.W. On convection currents in a horizontal layer of fluid, when the higher temperature is on the under side// Phil. Mag. - 1916.- V.32.- P.529-546.

37. Christopherson O.G. Note on the vibration of membranes // Quart. J. Math. - 1940.- V.11.- P.63-68.

38. Bisshopp F.E. On two-dimensional cell patterns // J. Math. Analysis and Appl. - 1960. - V.1.- P.373-381.

39. Jeffreys H. The stability of a layer of fluid heated below // Phil. Mag. - 1926. - V.2.- P.833-843.

40. Jeffreys H. Some cases of instability in fluid motion // Proc. Roy.Soc. - 1928. - A 118. - P.195-201.

41. Low A.R. On the creation for stability of a layer of viscous fluid heated from below // Proc. Roy. Soc. - 1929. -A 125.- P.180-186.

42. Pel lew H., Southwell R.V. On maintained convective motion in a fluid heated from below // Proc. Roy. Soc.- 1940.

- A 176. - N 916.- P.312-320.

43. Chandrasekhar S. Hydrodynamic and hydromagnetic stability. - Clarendon Oxford, 1961. - 654 p.

44. Reid W.H., Harris D.L. Some further results on the Benard problem // Phys. Fluids. - 1958. - V.1. - P.102-107.

45. Reid W.H., Harris D.L. Streamlines in Benard convection cells // Phys. Fluids.- 1959. - V.2.- P.716-721.

46. Catton I. Natural convection in horizontal liquid layers // Phys. Fluids. - 1966. - V.9. - N 12.- P.2521-2527.

47. Shmidt R.J., Milverton S.W. On the stability of a fluid when heated from below// Proc. Roy. Soc.- 1935.- A 152.-P.586-593.

48. Malcus W., Veronis G. Finite amplitude cellular convections // J. Fluid Mech. - 1958.- V.4. - N 3.- P.225-234.

49. Schluter A., Lortz D., Busse F. On the stability of steady finite amplitude convection // J. Fluid Mech.- 1965.-V.23. - N 1. - P.129-136.

50. Pillow A.F. // Aero Res. Lab. Rept. - Melbourn. 1952.

- A 79.

51. Globe S., Dropkin D. Natural-convection heat transfer in liquids confined by two horizontal plates heated from below // J. Heat Mass Transfer. - 1959. - V.31.- P.24-28.

52. Silveston P.L. Warmedurchgang in waagerecten Flus-sigkeitsschichten// Forch. ing. wes.- 1958.- V.24.- N 29.-P. 59.

53. Jenkins D.K. Interpretation of shadowgraph patterns in Rayleigh-Benard convection // J. Fluid Mech. - 1988. - V. 190. - P.451- 469.

54. Mukutmoni D., Yang K.T. Wave number selection for Rayleigh- Benard convection in a small aspect ratio box// Int. J. Heat Mass Transfer.- 1992.- V.35.- N 9.- P.2145- 2159.

55. Kolodner P., Walden R.W., Passner A., Surko C.M. Rayleigh-Benard convection in an intermediate-aspect-ratio rectangular container // J. Fluid Mech. - 1986. - V.163. - P.195-226.

56. Bolton E.W., Busse F.H., Clever R.M. Oscillatory instabilities of convection rolles at intermediate Prandtl number // J. Fluid Mech. - 1986.- V.164.- P. 469-485.

57. Lemembre A., Petit J.P. Laminar natural convection in a laterally heated and upper cooled vertical cylindrical enclosure // Int. J.Heat Mass Transfer. - 1998. - V.41. - N 16. -P.2437- 2454.

58. Gong Z.X., Mujumdar A.S. Flow and heat transfer in convection-dominated melting in a rectangular cavity heated from below // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1998. - V.41.- N 17. - P.2573- 2580.

59. Kwak H.S., Kurahara K., Hyun J.M. Resonant enhancement of natural convection heat transfer in a square enclosure // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1998. - V.41. - N 18. -P.2837-2846.

60. Rahai S., Cerisier P., Cordonnier J., Lebon G. Thermal influence of boundaries on the onset of Rayleigh- Benard convection// Int. J. Heat Mass Transfer. - 1998. - V.41. - N 20. - P.3309- 3320.

61. Бердников B.C., Кирдяшкин А.Г. Структура свободно-конвективных течений в горизонтальном слое жидкости при различных граничных условиях // Структура пристенного пограничного слоя. - Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1987. С.50-71.

62. Busse F.H. On the stability of two-dimensional convection in a layer heated from below// J. Math. Phys.- 1967.-V.46.- N 2.- P.140-150.

63. Malkus W.V.R. The heat transport and spectrum of thermal turbulence // Proc.Roy.Soc. - 1959,- A225.- N 1161.-P.196.

64. Malkus W.V.R. Non-periodic convection at high and low Prandtl number // Mem. Soc. Roy. Sci. Liege. - 1973.- V.4.-P.125-128.

65. Willis G.E., Deardorff J.W. Confirmation and renumbering of the discrete heat flux transitions of Malkus // Phys. Fluids. - 1967. - V.10. - P.1861- 1866.

66. Rossby H.T. A study of Benard convection with and without rotation // J. Fluid Mech. - 1969. - V.36.- Pt.2.-P.309-335.

67. Бердников B.C., Малышев В.И., Марков.В.А. Появление и развитие локальных колебательных мод в конвекции Релея-Бенара // Теплообмен и трение в однофазных потоках. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1988. С.27-45.

68. Бердников B.C., Малышев В.И., Марков В.А. Экспериментальные исследования влияния относительных размеров горизонтального слоя жидкости на некоторые характеристики термогравитационной конвекции // Процессы переноса в вынужденных и свободно-конвективных течениях. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1987. С.50-71.

69. Whitehead J.A. Dislocations in convection and the onset of chaos // Phys. Fluids. - 1983. - V.26. - N 10. - P.2889 -2909.

70. Cristie S.L., Domaradzki J.A. Numerical evidence for nonuniversa!ity of the soft/hard turbulence classification for thermal convection // Phys. Fluids. - 1993. - V.5.- N 2. -P.412-421.

71. Трубицын В.П., Николайчик В.А. Режимы тепловой конвекции // Изв. АН СССР. Физика Земли. - 1991. - N 6. - С.3-13.

72. Siggia E.D. High Rayleigh number convection // Ann. Rev. Fluid Mech. - 1994.- V.226.- P.137-168.

73. Джалурия Й. Естественная конвекция.- M.: Мир, 1983.400 с.

74. Chu T.Y., Goldstein R.J. Turbulent natural convection in a horizontal water layer heated from below // J.Fluid Mech. - 1973. - V.60. - P.141-159.

75. Tanaka H., Miyata H. Turbulent natural convection in a horizontal water layer heated from below // Int. J.Heat Mass Transfer. - 1980. - V.23. - P.1273-1281.

76. Tilgner A., Belmonte A., Libchaber A. Temperature and velocity profiles of turbulent convection in water // Phys. Rev. - 1993. - N E47. - P.2253-2256.

77. Kek V., Muller U. Low Prandtl number convection in layers heated from below // Int. J. Heat Mass Transfer. 1993. - V.36. - P.2759-2804.

78. Cioni S., Ciliberto s!, Sommeria J. Experimental study of High-Rayleigh-Benard convection in mercury and water // Dyn.Atmos. Ocean. - 1996. - V.24. - P.117-127.

79. Cioni S., Ciliberto S., Sommeria J. Temperature structure functions in turbulent convection at low Prandtl number // Europhys. Lett. - 1995. - V.32. - P. 413-418.

80. Takeshita T., Segawa T., Glazier J.A., Sano M. Thermal turbulence in mercury // Phys. Rev. Lett. - 1996. - V.76.-P.1465-1468.

81. Cioni S., Ciliberto S., Sommeria J. Strongly turbulent Rayleigh-Benard convection in mercury: comparison with results at moderate Prandtl number // J. Fluid Mech.- 1997.-V.335.- P.111-140.

82. Castaing B. et al. Scaling of hard thermal turbulence in Rayleigh-Benard convection // J. Fluid Mech. - 1989. V.204. - P.1-29.

83. Molnar P.,Freedmann D., Shih J.S.F Length of intermediate and deep seismic zones and temperature in downgoing slabs of lithosphere // J. Royal. Astron. Soc. - 1979. - V.56. - P.41-54.

84. Peltier W.R., Jarvis G.T. Whole mantle convection and thermal evolution of the Earth // Phys. Earth Planet. Inter. -1982. - V.29. - P.281-304.

85. Davies G.F. Geophysical and isotopic constraints on convection: an interim synthesis // J. Geophys. Res. - 1984. -V.89. - P.6017-6040.

86. Davies G.F., Richards M.A. Mantle convection // J. Geol. - 1992. - V.100. - P.151-206.

87. Forte A.M., Peltier W.R. Mantle convection and core-mantle boundary topography: explanations and implications // Tectonophysics. - 1991. -V.187. - P. 91-116.

88. Richter F.M., McKenzie D.P. On some consequences and possible structure of layered mantle convection // J. Geophys. Res. - 1981. - V.86. - P.6133-6142.

89. Добрецов Н.Л. Введение в глобальную петрологию. - Новосибирск: Наука, 1980. - 200с.

90. Christensen U.R., Yuen D.А. The interaction of a subducting lithospheric slab with a chemical or phase boundary // J. Geophys. Res. - 1984. - V.89. - P.4389-4402.

91. Irvine T.N. A global convection framework // Carnegie Inst. Washington Year Book. 1988. V.87. P.38.

92. Irvine T.N. Global convection and Hawaiian upper mantle structure // Carnegie Inst. Washington Year Book. 1991. V.90. P.3-11.

93. Zhao W., Yuen D.A., Honda S. Multiple phase transitions and the style of mantle convection // Phys. Earth Planet. Inter. - 1992. - V.72. - P.185-210.

94. Добрецов Н.Л, Кирдяшкин А.Г. Применение двухслйной конвекции к структурным особенностям и геодинамике Земли // Геология и геофизика. - 1993. - N 1. - С.3-26.

95. Honda S.A. Simple parametrized model of Earth's thermal history with the transition from layered to whole mantle convection // Earth Planet. Sci. Lett. - 1995. - V.131. -P.357-369.

96. Зоненшайн Л. П., Кузьмин М. И. Палеогеодинамика. -М.: Наука, 1993. - 192с.

97. Зоненшайн Л. П., Кузьмин М. И. Глубинная геодинамика Земли // Геология и геофизика. - 1993. - N 4. - С.3-13.

98. Allegre С. J., Hart S. R., Minster J. F. Chemical structure of the mantle and continents, determined by inversion of Nd and Sr isotopic data: Theoretical methods, part I // Earth Planet. Sci. Lett. - 1983. - V.66. - P. 177-190.

99. Allegre C. J., Hart S. R., Minster J. F. Chemical structure of the mantle and continents, determined by inversion of Nd and Sr isotopic data: Numerical experiments and discussion, part II // Earth Planet. Sci. Lett. - 1983. - V.66. -P.191-213.

100. Allegre C. J., Hamelin В., Provosti A., Dupre B. Topology in isotopic multispace and origin of mantle chemical heterogeneites // Earth Planet. Sci. Lett. - 1988. - V.8. -P.319-337.

101. Allegre C. J., O'Nions R. K., Hofmann A. W. Two layer mantle with intermittent convection supported by geochemistry // EOS. 1994. P.75.

102. Allegre C. J., Hofmann A., O'Nions R. The argon constraints on mantle structure // Geophys. Res. Lett. - 1996. - V.23. - N 24. - P.3555-3557.

- Z2f-

103. O'Nions R. K., Tolstikhin I. N. Limits on the nass flux between lower and upper mantle and stability of layering // Earth Planet. Sci. Lett. - 1996. - V.139. - P.213-222.

104. Van der Hilst R., Seno T. Effect of relative plate motion on the deep structure and penetration depth of slabs below the Izu-Bonin and Mariana island arcs // Earth Planet. Sci. Lett. - 1993. - V.120. - P.395-407.

105. Spakman W. Tomographic images of the upper mantle below Central Europe and Mediterranian // Terra Nova. - 1990. - V.2661. - P.542-554.

106. Spakman W., Van der Lee S., Van der Hilst R. Travel-time tomography of the European-Mediterranian mantle down to 1400 km // Phys. Earth Planet. Inter. - 1993. - V.79. -P.3-74.

107. Fukao Y., Maruyama S., Obayashi M, Inoue H. Whole-mantle P-wave tomography // J. Geol. Soc. Japan. - 1994. -V.100. - N 1. - P.7-29.

108. Shearer P. M., Masters Y. G. Global mapping of topography on the 660-km discontinuity // Nature. - 1992. V.355. - P.791-796.

109. Shearer P. M. A mantle thermometer // Nature. 1992. - V.356. - P.662-663.

110. Dziewonsky A. M., Woodward R. L. Acoustical imaging at the planetary scale // Acoust. Imagings. - 1992.- V.19. -P.785-797.

111. Inoue H., Fukao Y., Tanabe Y., Ogata Y. Whole mantle P-wave travel time tomography // Phys. Earth Planet. Inter. -1990. - V.59. - P.294-328.

112. Romanowicz B. A. Seismic tomography of the Earth's mantle // Annal. Rev. Earth Planet. Sci. Lett. - 1991. - V.19.

- p.77-79.

113. Ritzwoller M. H., Lavely E. M. Three-dimensional seismic models of the Earth's mantle // Rev. Geophys. - 1995. -V.33. - P.1-66.

114. Su W.J., Woodward R.L., Dziewonsky A.M. Degree 12 model of shear velocity heterogeneity in the mantle //J. Geophys. Res. - 1994. - V.99. - P.6945-6980.

115. Cadec 0., Kyvalova H., Yuen D.A. Geodynamic implications from the correlation of surface geology and seismic tomographic structure // Earth Planet. Sci. Lett. - 1995. V.136. - P.615-627.

116. Russo R.M., Silver P.G. Cordillera formation, mantle dynamics and the Wilson cycle // Geology. - 1996. - V.24.

P.511-514.

/

117. Maruyama Sh. Plume tectonics // J. Geol. Soc. Japan.

- 1994. - V.100. - N 1. - P.24-34.

118. Bochler R. Melting of the Fe-FeO and Fe-FeS system at high pressure // Eart Planet. Sci. Lett. - 1992. - V.121. -P.247-257.

119. Christensen U.R., Yuen D.A. Layered convection induced by phase transitions // J. Geophys. Res. - 1985. - V.90. -N 1312. - P.10291-10300.

120. Bina C.R., Hellfrich G. Phase transition Clapeyron slopes and transition zobe seismic discontinuity topography // J. Geophys. Res. - 1994. - V.99. - P.15853-15860.

121. Shen Y., Solomon S.C., Bjarnason I.T., Purdy G.M. Hot mantle transition zone beneath Iceland and the adjacent Mid-Atlantic ridge inferred from P-to-S conversions at the 410- and 660-km discontinuities // Geophys. Res. Lett. - 1996. - V.23. - N 24. - P.3527-3530.

122. Bina C.R. Phase transition buoyancy contributions to stresses in subducting lithosphere //Geophys. Res. Lett. 1996. - V.23. - N 24. - P.3563-3566.

123. Schubert G., Tackley P.J. Mantle dynamics: the strong control of the spinel-perovskite transition at a depth of 660 km // J. Geodynam. - 1995. - V.20. - N 4. - P.417-428.

124. Ringwood A.E., Irifune T. Nature of the 650-km seismic discontinuity: implications for mantle dynamics and differentiation // Nature. - 1988. - V.331. - P.131-136.

125. Ringwood A.E, Kerson S.E., Hibberson W., Ware N. Origin of kimberlites and related magmas // Earth Planet. Sci. Lett. - 1992. - V.113. - P.521-538.

126. Machetel P., Weber P. Intermittent layered convection in a model mantle with an endothermic phase change at 670 km // Nature. - 1991. _ V.350. - P.55-57.

127. Shubert G., Anderson C., Goldman P. Mantle plume interaction with enothermic phase change // J. Geophys. Res. -1995. - V.100. - N B5. - P.8245-8256.

128. Solheim L.P, Peltier W.R. Avalanche effects in phase transition modulated thermal convection // J. Geophys. Res. -1994. - V.99. - N B4. - P.6997-7018.

129. Solheim L.P., Peltier W.R. Phase boundary deflections at 660-km depth and episodically layered isochemical convection in the mantle // J. Geophys. Res. - 1994. - V.99. - N B8. - P.15861-15875.

130. Van der Hilst R.,Engdahl R., Spakman W. , Nolet G. Tomographic imaging of subducted lithosphere below northwest Pacific island arcs // Nature. - 1991. - V.353. - P.37-43.

131. Ding X.-Y..Grand S. Seismic structure of the deep Kurile subduction zone // J. Geophys. Res. - 1994. - V.99. - N B12.- P.23767-23786.

132. Wysession M.E. Imaging cold rock at the base of the mantle: the sometimes fate of slabs? // Subduction: top to bottom. Amer. Geophys. Union. 1996. P.369-384.

133. Van der Hilst R. Complex morphology of subducted lithosphere in the mantle beneath the Tonga trench // Nature. - 1995. - V.374. - P.154-157.

134. Nolet G., Grand S.P., Kennet B.L.N. Seismic heterogeneity in the upper mantle // J. Geophys. Res. - 1994. V.99. - N 312. - P.23753-23766.

135. O'Nions R.K.,Oxburg E.R. Heat and helium in the Earh // Nature. - 1983. - V.306. - P.429-432.

136. Richter F.M., McKenzie D.P. On some consequences and possible structure of layered mantle convection // J. Geophys. Res. - 1981. - V.86. - P.6133-6142.

137. Dziewonsky A.M., Anderson D.L. Preliminary reference to Earth model // Phys. Earth Planet. Inter. - 1981. - V.25. -P.297-356.

138. Cazenave B., Dominh K., Rabinowicz M. et al. Geoid and depth anomalies over ocean swells and troughs // J. Geophys. Res. - 1988. - V.93. - P.8064-8067.

139. Ricard Y., Wuming B. Inferring viscosity and the 3-D density structure of the mantle from geoid, topography and plate velocities // Geophys. J. Intern. - 1991., - V.105. -P.561-572.

140. Cazenave B., Thoraval S. Mantle dynamic constrained by degree 6 surface topography, seismic tomography and geoid // Earth Planet. Sci. Lett. - 1994. - V.122. - P.207-219.

141. Corie U. V., Ricard Y., Froidevaux C. Convecting mantle tomography into mass anomalies to predict the earth's radial viscosities // Phys. Earth Planet. Inter. - 1994. V.84. - P.3-13.

142. Ivins E. R., Sammis C. G., Yoder C.F. Deep mantle viscosity stucture with prior estivate and satellite constraint // J. Geophys. Res. - 1993. - V.98. - P.4579-4609.

143. Balachandar S., Yuen D. A., Reuteler D. Time-dependent three-dimensional compressible convection with depth-dependent properties // Geophys. Res. Lett. - 1992. - V.19. -P.2247-2250.

144. Leitch A. M., Yuen D. A., Lausten C. L. Axisymmetric spherical shell models of mantle convection with variable properties and free and rigid lids // J. Geophys. Res. - 1992. -V.97. - P.20899-20923.

145. Tackley P., Stevenson D. J., Glatzmaier G. A., Schubert G. Effects of an endothermic phase transition at 670 km in a spherical model of convection in the Earth's mantle // Nature. - 1993. - V.361. - P.699-704.

146. Baumgardner J. Effects of viscosity stratification in 3-D spherical convection // EOS, Trans. Am. Geophys. Union. - 1990. - V.71.- P.1625.

147. Yuen D. A., Reuteler D. M., Balachandar S. et al. Various influences on three-dimensional mantle convection with phase transition // Phys. Earth Planet. Inter. - 1994. - V.83. -P.

148. Bercovici D., Schubert G., Glatzmaier G. A. Influence of heating mode on three-dimensional mantle convection // Geophys. Res. Lett. - 1990. - V.16. - P.617-620.

149. Larson R. L. Geological consequences of superplumes // Geology - 1991. - V.19. - P.963-966.

150. Larson R. L. , Olson P. Mantle plumes control magnetic reversal frequency // Earth Planet. Sci. Lett. - 1991. V.107. - P. 437-447.

151. Добрецов H. Л., Кирдяшкин А. Г., Гладков И. H. Проблемы глубинной геодинамики и моделирование мантийных плюмов // Геология и геофизика. - 1993. - N 12. - С.5-21.

152. McCulloch М. Т. The role of subducted slabs in an evolving Earth //Earth Planet. Sci. Lett. - 1993. - V.115. -P.89-100.

153. Haggerty S. E. Superkimber1ites: a geodynamic diamond window tj the Earhth's core // Earth Planet. Sci. Lett. -1994. - V.122. - P.57-69.

154. Honda S. A. Simple parametrized model of Earth's thermal history with the ransition from layered to whole mantle convection // Earth Planet. Sci. Lett. - 1995. - V.131. -P.357-369.

155. Moresi L. N., Solomatov V. S. Numerical investigation of 2D convection with extreme viscosity variations // Phys. Fluids. - 1995. - V.7. - P.2154-2162.

156. Honda S. A. Local Rayleigh and Nusselt numbers for cartesian convection with temperature-dependent viscosity // Geophys. Res. Lett. - 1996. - V.13. - N 18. - P.2445-2448.

157. Трубицын В. П., Бобров A. M., Кубышкин В. В. Влияние континентальной литосферы на структуру мантйиной тепловой конвекции // Физика Земли. - 1993. - N 5. - С.1-11.

158. Трубицын В. П., Бобров А. М. Эволюция структуры мантийной конвекции после распада суперконтинента // Физика Земли. - 1993. - N 9. - С.27-37.

159. Трубицын В. П., Белавина Ю. Ф., Рыков В. В. Тепловое и механическое взаимодействие мантии с континентальной литосферой //Физика Земли. - 1993. - N 11. - С.3-13.

160. Трубицын В. П., Белавина Ю. Ф., Рыков В.В. Взаимодействие мантийной конвекции с континентальной и океанической плитами // ДАН. - 1994. - Т.334. - N 3. - С.368-371.

161. Трубицын В. П., Белавина Ю. Ф., Рыков В. В. Тепловая конвекция в мантии с переменной вязкостью и континентальной плитой конечных размеров // Физика Земли. - 1994. - N 7/8. -С.5-17.

162. Рыков В. В., Трубицын В.П. Численное моделирование мантийной конвекции и тектоники континентальных плит // Вычислительная сейсмология. Геодинамика и прогноз землетрясений. 1994. Т.26. С.94-102.

163. Трубицын В. П., Бобров А. М. Тепловое и механическое взаимодействие континентов с мантией // Вычислительная сейсмология. Теоретические проблемы геодинамики и сейсмологии. 1994. Т.27. С.3-20.

164. Рыков В. В., Трубицын В. П. Трехмерная модель мантийной конвекции с движущимися континентами // Вычислителтная сейсмология. Теоретичесие проблемы геодинамики и сейсмологии. 1994. Т.27. С.21-41.

165. Trubitsyn V. P., Rykov V. V. А 3D numerical model of the Wilson cycle // J. Geodynam. - 1995. - V.20. - N 1.

P.63-75.

166. Бобров A. M. , Трубицын В. П. Времена перестроек мантийных течений под континентами // Физика Земли. - 1995. - N 7. - С.5-13.

167. Трубицын В. П., Бобров А. М. Структура мантийной окнвекции под неподвижными континентами // Вычислительная сес-мология. Современные проблемы сейсмичноти и динамики Земли.

1996. Т.28. С.22-31.

168. Трубицын В. П., Рыков В. В., Трубицын А. П. Тепловая конвекция и рспределение вязкости в мантии // Физика Земли.

1997. - N 3. - С.1-8.

169. Трубицын В. П., Рыков В. В. Механизм формирования наклонных зон субдукции // Физика Земли. - 1997. - N 6.

С.1-12.

170. Трубицын В. П. Роль плавающих континентов в глобальной тектонике Земли // Физика Земли. - 1998. - N 1. - С.3-12.

171. Трубицын В. П., Шапиро М. Н., Рыков В. В. Численное моделирование мантийных течений в области сочленения Кури-ло-Камчатской и Алеутской островных дуг // Физика Земли. 1998. - N 4. - С.10-19.

172. Трубицын В. П., Рыков В. В. Глобальная тектоника плавающих континентов и океанических литосферных плит // ДАН. - 1998. - Т.359. - N 1. - С.109-111.

173. Тычков С. А., Рычкова Е. В., Василевский А. Н. Вза-иимодействие плюма и тепловой конвекции в верхней мантии под континентом // Геология и геофизика. - 1998. - Т.39. - N 4. -С.413-425.

174. Тычков С. А. Глубинная геодинамика внутриконтинен-тальных областей (на примере Центральной Азии): Дис. ...докт. геол.-минер, наук. - Новосибирск., 1998. - 278 с.

175. Carrigan С. R., Busse F. Н. An experimental and theoretical investigation of the onset of convection in rotating shells // J. Fluid Mech. - 1983. - V.126. - P.287 - 305.

176. Hart J. E., Glatzmaier G. A., Toomre J. Space laboratory and numerical simulations of thermal convection in a rotating hemispherical shell with radial gravity // J. Fluid Mech. - 1986. - V.173. - P.519-544.

177. Hart J. E. et al. Laboratory experimentation on planetary and stellar convection performed on Spacelab 3 // Science. - 1986. - V.234. - P.61.

178. Richter F. M., Nataf H. C., Daly S. F. Heat transfer and horizontally averaged temperature of convection with large viscosity variations // J. Fluid Mech. - 1983. - V.29.

P.173-192.

179. Кутателадзе С. С., Кирдяшкин А. Г., Бердников В. С. Поле скорости в конвективной ячейке горизонтального слоя жидкости при тепловой гравитационной конвекции // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1974. - Т.10. - N 2. - С.137-145.

180. Yasuo Mori, Yutaka Uchida. Forced convective heat transfer between horizontal flat plates // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1966. - V.9. - P.803-817.

181. Hollands K. G. T. Convectional heat transfer between rigid horizontal boundaries a factor instability // Phys. Fluids. - 1965. - N 2. - P.389-390.

182. Richter F. M., Parsons B. On the interaction of two scales of convection in the mantle // J. Geophys. Res. - 1975.

- V.80. - N 17. - P.2529-2541.

183. Sheridan R. E. Pulsation tectonics as a control on the dispersal and assembly of supercontinents // J. Geodynam.

- 1997. - V.23. - N 3-4. - P.173-196.

184. Anderson D. L. The scales of mantle convection // Tectonophysics. - 1998. - V.284. - N 1-2. - P.1-17.

185. Добрецов H. Л., Кирдяшкин А. Г. Динамика зон субдукции: модели формирования акреционного клина и подъёма глауко-фановых сланцев и эклогитов // Геология и геофизика. - 1991. -N 3. - С.4-20.

186. Dobretsov N. L., Kirdyashkin A. G. Subduction zone dynamics: models of an accretionary wedge // Ofioliti. - 1992.

- V.17. - N 1. - P.155-164.

187. Jacoby W. R. Paraffin model experiment on plate tectonics // Tectonophysics. - 1976. - V.35. - P.103-113.

188. Jacoby W. R., Shmeling U. Convection experiments and driving mechanism // Geol. Rundsch. - 1981. - V.70.

P.207-230.

189. Kincaid C., Olson P. An experimental study of subducting slab migration // J. Geophys. Res. - 1987. - V.92. -P.13,831-13,840.

190. Shemenda A. I. Subduction: insights from physicl modeling. - Boston, London: Kluwer academic publishers, 1994. -215p.

191. Разломообразование в литосфере. Зоны сдвига / Шерман С. И., Семинский К. Ж., Борняков С.А. и др.; Под ред. Н. А. Логачева. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 262с.

192. Разломообразование в литосфере. Зоны растяжения / Шерман С. И., Семинский К. Ж., Борняков С. А. и др.; Под ред. Н. А. Логачева. - Новосибирск: Наука. Смб. отд-ние, 1992. -228с.

193. Бондаренко П. М. Моделирование надвиговых дислокаций в складчатых областях (на примере Акташских структур Горного Алтая). - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1975. - 118с.

194. Шарапов В. Н., Симбирева И. Г., Бондаренко П. М. Структура и геодинамика сейсмофокальной зоны Курило-Камчатско-го региона. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984. - 197с.

195. Бондаренко П. М., Лучицкий И. В. Сдвиги и зоны скалывания в тектонических полях напряжений // Экспериментальная тектоника в теоретической и прикладной геологии. - М.: Наука, 1985. - С. 159-182.

196. Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. - М.: Изд. МГУ, 1995. - 480с.

197. Добрецов Н. Л. Геологические факторы глобальных изменений: значение катастроф и периодичности процессов // Геология и геофизика. - 1994. - Т.35. - N 3, С. 3-19.

198. Добрецов Н. Л., Коваленко В. И. Глобальные изменения природной среды // Геология и геофизика. - 1995. - Т.36. - N 8. - С.7-29.

199. Кирдяшкин А. Г., Семёнов В. И., Бердников B.C., Талонов В. А. Струкура температурного поля в вертикальном слое при тепловой гравитационной конвекции // Теплофизика высоких температур. - 1982. - Т.20. - N 5. - С.922-928.

200. Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А.Г. Оценка глобальных процессов обмена веществом между оболочками Земли: сопоставление реальных геологических и теоретических данных // Геология И геофизика. - 1998. - Т.39. - N 9. - С.1269-1280.

201. Dobretsov N. L., Konnikov Е. G., Dobretsov N. N. Precambrian ofiolite belts of Southern Siberia, Russia and their metallogeny // Prec. Res. - 1992. - V.58. - P.427-446.

202. Швец M. E. О приближённом решении некоторых задач гидродинамики пограничного слоя // ПММ. - 1949. - Т.18, вып. 2. - С. 243-244.