Геология и геофизика Юга России (Sep 2021)
Сравнительная геодинамика и геотермия Альпийского и Тихоокеанского поясов. Механико-математическое моделирование
Abstract
Формирование и эволюция геологических структур отражают взаимодействие коры и мантии. Актуальность работы определяется предметом исследования – решением задачи механико-математического моделирования формирования и эволюции геологических структур над поднимающимся мантийным диапиром. Для моделирования геологических процессов и эволюции геологических структур в связи с движениями глубинных слоев мантии были собраны и проанализированы все возможные геолого-геофизические данные и использованы механико-математические модели различной реологии. Геолого-геофизические данные для Альборанского, Балеарского, Тирренского, Эгейского, Ионического, Черного, Каспийского морей, Левантийской, Прикаспийской, Паннонской, Алеутской впадин, Охотского, Японского, Филиппинского морей собраны и проанализированы. Взаимодействие литосферы и астеносферы находит свое отражение в формировании и эволюции геологических структур. Зоны столкновения литосферных плит характеризуются высокими P-T условиями, высокой сейсмичностью, землетрясениями, вулканизмом, магматизмом и активными проявлениями геотермальной энергии: вулканами, минеральными водами, дегазацией, горячими источниками. Целью исследования является разработка адекватной модели формирования и эволюции геологических структур на поверхности Земли в связи с глубинными геодинамическими процессами. Методы работы. Для изучения динамики литосферы в процессе эволюции на больших временах использовались механико-математические модели геологической среды на основе модели многослойной высоковязкой несжимаемой жидкости. Для приближенного решения уравнений Навье-Стокса и уравнения неразрывности использовались метод разложения по малому параметру, метод последовательных приближений и метод сращиваемых асимптотических разложений. Моделирование дает возможность рассчитывать распределение P-T параметров в слоях осадочного чехла, коры и верхней мантии в процессе эволюции структур. Существование зон растяжения в задуговых бассейнах можно объяснить подъемом мантийных диапиров в результате геотермального эффекта и подъемом астеносферы в процессе столкновения глубинных мантийных потоков. Результаты работы. Результаты механико-математического моделирования показывают, что в процессе развития осадочных бассейнов над поднимающимся мантийным диапиром структура поверхностного свода сменяется структурой глубокой депрессии. В аналитическом решении найдены критические параметры задачи, связывающие форму диапира, его глубину и скорость подъема со структурой земной поверхности. Результаты моделирования исследованы на примерах геологического строения Альпийского и Тихоокеанского поясов и хорошо согласуются с геолого-геофизическими данными.
