Анализ напряженно-деформированного состояния элементов земной коры и верхней мантии на основе изменения реологических свойств

Автор: Аян Жанатович Ахметов

Соавторы: Смолин Игорь Юрьевич

Организация: Национальный исследовательский Томский государственный университет, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Анализ напряженно-деформированного состояния элементов земной коры и верхней мантии на основе изменения реологических свойств

В настоящее время ввиду развития вычислительных мощностей стало возможным проводить компьютерное моделирование геотектонических процессов, таких как субдукция, коллизия, сдвиги и т.д., происходящие в литосфере Земли. На сегодняшний день существует множество теоретических моделей, где путём учёта реологических свойств, характеризующие физико-механические характеристики земной коры и верхней мантии, удаётся проводить геотектонические исследования процессов движения литосферы в ходе эволюции Земли.

В качестве объекта исследования была выбрана Якустко-Вилюйская крупная изверженная провинция, протяженностью 271 км и глубиной 60 км [1]. Для проведения компьютерного моделирования геотектонического процесса растяжения воспользуемся упругопластической моделью Друккера-Прагера-Николаевского и прочностной моделью «jelly sandwich», представленной на рисунке 1 (а) [2].

Особенностью данной модели состоит в том, что в верней мантии наблюдается упрочняющий слой, который находится ниже границы Мохо. Такая особенность имеет место быть в континентальных плитах ввиду менее активным геотектоническим процессам. Компьютерное моделирование была выполнена с помощью конечно-разностного метода Уилкинса.

На рисунке 1 (б) представлено распределение интенсивности пластической деформации, где максимальная локализация сосредоточена в районе верхней мантии и откуда распространяется в сторону земной поверхности, где формируются впадины и возвышенности, соответствующие геологическим областям. Распределение напряженного состояния соответствует выбранной прочностной модели. Высокая локализация сдвиговых напряжений расположены в районе границы Мохо.

Данная работа была выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-31-90034.

 1. Ахметов А.Ж., Смолин И.Ю. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния Якутско-Вилюйской изверженной провинции для анализа геотектонических процессов в Сибирском кратоне // Вестник ТГУ. Математика и механика. 2021. № 69. С. 53 – 68

2. Burov E.B. Rheology and strength of lithosphere // Marine and Petroleum Geology. 2011. V.28. P. 1402 – 1443. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2011.05.008.