Главная – Журналы – Геология и геофизика 2014 номер 7

Исследуются структура мантийной конвекции и пространственные поля надлитостатического давления, вертикальных и горизонтальных напряжений в мантии Земли для двумерной численной модели с неньютоновской вязкостью и источниками тепла. Модель демонстрирует скачкообразное перемещение зон субдукции; обнаруживает резкие изменения в полях напряжений в зависимости от стадии отделения слэба. В областях, не содержащих погружающихся слэбов, напряжения сильно понижены. Значения горизонтальных σ_xx напряжений, надлитостатического давления и вертикальных σ_zz напряжений в части мантии, где интенсивные субвертикальные течения отсутствуют, являются примерно одинаковыми, варьируя в пределах ±6, ±8, ±10 МПа соответственно. Однако эти поля проявляют сильную концентрацию в областях нисходящих слэбов, где имеют значения приблизительно на порядок выше (±50 МПа). Этот результат дает количественное подтверждение современных представлений об океанических слэбах как о наиболее важном факторе мантийной конвекции. Найдены существенные различия между полями σ_xx, σ_zz и давления. Поле давления выявляет как вертикальные, так и горизонтальные черты слэбов и плюмов, ясно показывая их длинные тепловые каналы с более широкой головой. Распределения σ_xx чувствительны к субгоризонтальным чертам течений, в то время как поля σ_zz больше отображают вертикальные субструктуры течений. Модель показывает наличие относительно холодных остатков литосферных слэбов в нижней части мантии над тепловым погранслоем. Многочисленные горячие плюмы, поднимающиеся сквозь эти сравнительно высоковязкие остатки, а также новые погружающиеся слэбы создают интенсивные поля напряжений в нижней мантии, которые сильно неоднородны в пространстве и времени.