Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://conf.msu.ru/file/event/3383/eid3383_attach_34245e851b4beca50830629ad7391538ea0e6b5e.doc Дата изменения: Fri Nov 20 22:38:58 2015 Дата индексирования: Sun Apr 10 23:05:02 2016 Кодировка: koi8-r

ПЕТРОЛОГО-ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОЛЛИЗИИ В
ДОКЕМБРИИ: ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ МОЩНОСТИ ЛИТОСФЕРЫ
В.С. Захаров, А.Л. Перчук, С.П. Завьялов, Т.А. Синева, Д.А. Симонов,
Т.В. Геря

Многие аспекты докембрийской коллизии остаются неясными из-за
неопределенности влияния на геодинамические процессы ряда ключевых
физических параметров (температура мантии, мощность литосферы и др.),
которые существенно отличались в докембрии по сравнению с современными
условиями. Мы представляем результаты двухмерных численных петролого-
термомеханических экспериментов, моделирующих процесс конвергенции плит со
скоростью 5 см/год в зависимости от мощности континентальной литосферы.
Существующие оценки мощности литосферы в докембрии, приводимые в работах
разных авторов, весьма противоречивы: так, для архея приводятся значения от
80-100 км [8] до 140-350 км [4,6], для раннего протерозоя дается диапазон
120-260 км [4,6]. В наших моделях мощность континентальной литосферы
варьировала от 100 до 200 км. Задаваемая температура мантии превышала
современную на 150њС, радиогенная теплогенерация коры была выше современной
в 1,5 раза. Такие значения температуры мантии, по представлениям некоторых
авторов [3], соответствуют рубежу неоархея и палеопротерозоя.
Расчетный код основан на методе конечных разностей на недеформируемой
смещенной сетке с использованием метода лагранжевых («вмороженных» в среду)
маркеров в ячейке и многосеточного метода. Для численной реализации моделей
использованы оригинальные высокопроизводительные компьютерные программы
[5,7], предназначенные для термомеханического моделирования геодинамических
процессов с использованием технологии OpenMP (параллельные вычисления).
Численные моделирование показало, что в случае, когда литосфера имеет
мощность 100-160 км, процесс субдукции (закрытие океана) заканчивается
отрывом океанической литосферы от континентальной плиты (отрыв слэба) и
образованием между континентами не орогена, а крупной магматической
провинции (океанического плато). Чем тоньше литосфера, тем раньше и ближе к
поверхности отрывается слэб. Так, для модели с континентальной литосферой
мощностью 150 км отрыв происходит через 10,3 млн. лет на глубине 150 км, а
при мощности 100 км отрыв происходит всего через 5,1 млн. лет практически
на поверхности. В последнем случае наблюдается увеличение площади
магмагенерации за счет возникновения магматических провинций по обе стороны
океанического слэба, а не с одной (как в других моделях). Коллизия
континентов с мощной литосферой (200 км и более) проходит без отрыва слэба
и не сопровождается значимой вулканической деятельностью. Моделирование
показывает вклад механизма затягивания литосферы в зонах субдукции (SLAB
PULL) на процессы конвергенции плит [2].
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант ?13-05-01033 и с
использованием ресурсов суперкомпьютерного комплекса МГУ имени М.В.
Ломоносова [1].

Литература:
1. Воеводин Вл.В., Жуматий С.А., Соболев С.И. и др. Практика
суперкомпьютера «Ломоносов» // Открытые системы. СУБД. 2012. ?
7. С. 36-39.
2. Захаров В.С., Перчук А.Л., Завьялов С.П., Синева Т.А., Геря
Т.В. Суперкомпьютерное моделирование континентальной коллизии
в докембрии: эффект мощности литосферы // Вестник МГУ. Сер. 4.
Геология. 2015. ? 2. С 3-9.
3. Abbott D., Burgess L., Longhi J., Smith W.H.F. An empirical
thermal history of the Earth's upper mantle // J. Geophys.
Res. 1994. Vol. 99, B7. P. 13835-13850.
4. Artemieva I.M., MooneyW.D. Thermal thickness and evolution of
Precambrian lithosphere; a global study // J. Geophys. Res.
2001. Vol. 106. P. 16387-16414.
5. Gerya T.V., Yuen D.A. Characteristics-based marker-in-cell
method with conservative finite-differences schemes for
modeling geological flows with strongly variable transport
properties // Phys. Earth Planet. Interiors. 2003. Vol.140.
P.295-320.
6. Rudnick R.L., McDonough W.F., O'Connell R.J. Thermal
structure, thickness and composition of continental
lithosphere // Chem. Geology. 1998. Vol. 145. P. 395-411.
7. Sizova E.V., Gerya T.V., Brown M. Contrasting styles of
Phanerozoic and Precambrian continental collision // Gondwana
Research. 2014. Vol. 25. P. 522-545. doi:
http://dx.doi.org/10.1016/j.gr.2012.12.011.
8. Windley B.F., Devis F.B. Volcano spacings and lithospheric //
Earth and Planet. Sci. Lett. 1978. Vol. 38. P. 291-297.