авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Геолого-геофизический факультет

Кафедра минералогии и

петрографии

ГЕОДИНАМИКА

Программа курса

Новосибирск

2005

Программа составлена в соответствии с Государственным образова-

тельным стандартом высшего специального образования.

Предназначена для студентов 4-го курса геолого-геофизического фа культета, обучающихся по специальности «Геохимия».

Составители д-р геол.-минерал. наук, проф., акад. РАН Н. Л. Добрецов, д-р техн. наук, проф. А. Г. Кирдяшкин, канд. геол.-минерал. наук А. А. Кирдяшкин © Новосибирский государственный университет, 1. Организационно-методический раздел 1.1. Курс относится к естественно-научному разделу общепрофессио нальных дисциплин вузовской компоненты государственного образова тельного стандарта.

1.2. Дисциплина «Геодинамика» предназначена для студен тов-геохимиков геолого-геофизического факультета, 4 курс, 7–8 семестры.

Основной целью освоения дисциплины является овладение студентами комплексным подходом к решению базовых задач геодинамики, основан ном на сочетании лабораторного и теоретического моделирования геоди намических процессов с широким привлечением современных геологиче ских, геофизических, петрологических данных и современных тектониче ских и геодинамических построений.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

– подробное ознакомление с современными геохимическими, геофизи ческими данными, геодинамическими представлениями о составе, структу ре и движениях в тектоносфере и глубинных слоях Земли и детальное озна комление с физическим смыслом и оценками главных параметров, связан ных с физико-химическими условиями и динамикой оболочек Земли;

– освоение основ теплофизического моделирования геодинамических процессов (физические основы конвективных процессов, вывод и методы анализа уравнений тепло- и массообмена и овладение основами теории подобия в задачах геодинамики);

– освоение моделей и способов оценки конвективной структуры и теп лообмена в астеносфере (для процессов спрединга, субдукции и формиро вания трансформных разломов) и структуры конвективных движений и теплопереноса в нижней мантии с учетом геофизических данных и данных петрологии;

– применение современных геохимических и геофизических данных и полученных знаний об основах тепло- и массообмена для исследования процессов на границе ядро–мантия и мантийных плюмов и рассмотрение проявлений глубинных геодинамических процессов (мантийной конвекции и мантийных плюмов) на земной поверхности.

1.3. Требования к уровню освоения содержания курса. По окончании изучения указанной дисциплины студент должен:

– иметь представление о различных методах исследования геодина мических процессов, разных моделях глобальной структуры течений в глу бинных оболочках Земли и механизмах функционирования термохимиче ской машины Земли;

– знать вид основных уравнений тепло- и массопереноса (уравнений Навье–Стокса) для задач геодинамики и физический смысл всех входящих в них слагаемых, а также вид и смысл критериев подобия, получаемых при решении геодинамических задач;

– знать основные модели геодинамических процессов в астеносфере и нижней мантии, постановки задач и оценки пространственных масштабов и параметров тепло- и массообмена для геодинамических движений;

– знать, в каких геологических структурах находят свое отражение глубинные геодинамические процессы и как движения в литосфере влияют на конвективную структуру мантии;

– уметь анализировать уравнения тепло- и массопереноса, входящие в физико-математическую постановку конкретной геодинамической задачи, и представлять результаты моделирования в виде зависимости между кри териями подобия;

– уметь анализировать геодинамический процесс: выделять основные силы, определяющие геодинамический процесс, оценивать управляющие параметры, учитывая реальные геолого-геофизические данные, и находить связи между глубинными движениями и геологическими поверхностными проявлениями.

1.4. Формы контроля.

Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом в 1-м семестре предусмотрен зачет, во 2-м семестре – экзамен.

Текущий контроль. В течение обоих семестров выполняются кон трольные работы (всего – 9, из них: 4 – в 1-м семестре, 5 – во 2-м семест ре). Выполнение указанных видов работ является обязательным для всех студентов.

2. Содержание дисциплины Предмет геодинамики. Геодинамика занимается установлением и ис следованием процессов и сил, порождающих движения в тектоносфере и глубинных оболочках Земли.

2.1. Новизна курса. Актуальность курса. Движения в глубинных обо лочках Земли определяют такие важнейшие процессы взаимодействия ли тосферы и астеносферы, как спрединг океанического дна, формирование трансформных разломов, субдукция и коллизия литосферных плит, регио нальные процессы в литосфере: магматические и метаморфические про цессы, вулканизм, опускания, деформации, интрузии, расслоение плит.

Неслучайно исследования мантийной конвекции, обусловливающей про цессы в тектоносфере, по оценке Национальной академии наук США при надлежат к направлениям высшего приоритета в науках о Земле. Акту альность изучения динамики глубинных слоев Земли в курсе «Геодинами ка» определяется необходимостью установить взаимосвязь между движе ниями различных временных и пространственных масштабов в верхних слоях и мантии;



необходимостью понять силы и процессы, обусловливаю щие взаимосвязанные тектонические, магматические и метаморфические процессы в тектоносфере;

необходимостью установить силы, определяю щие состав, структуру и эволюцию глубинных оболочек.

Научная новизна курса состоит прежде всего в том, что для исследо вания геодинамических процессов в глубинных оболочках Земли адапти рован метод теплофизического моделирования (как лабораторного, так и теоретического). Сегодня теплофизическое моделирование является одним из наиболее эффективных методов исследования конвективной структуры и теплообмена в астеносфере, нижней мантии и внешнем ядре. Комплекс ный подход к решению основных задач геодинамики, заключающийся в применении лабораторного и теоретического моделирования с привлече нием геологических и геофизических данных, позволяет получать новые данные о конвективной структуре и теплообмене в мантии и внешнем ядре, структуре и динамике тектоносферы.

Научная новизна обусловливает содержательную новизну курса: сна чала излагаются теоретические основы теплофизического моделирования, затем – постановка задач, модели и результаты моделирования геодинами ческих процессов. Приводится детальная тепловая и гидродинамическая структура конвективных движений в мантии, параметры тепло- и массооб мена мантийных плюмов. Кроме того, излагаются результаты моделирова ния таких важнейших процессов взаимодействия литосферы и астеносфе ры, как спрединг океанического дна, субдукция, формирование транс формных разломов, и показывается их взаимосвязь с глубинными движе ниями.

В 2001 г. издана книга «Глубинная геодинамика», служащая основным учебником для студентов, изучающих геодинамику, являющуюся в насто ящее время наиболее интенсивно развивающимся разделом наук о Земле.

Результаты по моделированию мантийной конвекции и мантийных термо химических плюмов, представленные в курсе, важны не только для геоди намики, но и для мировой геологической науки в целом. Курс «Геодинами ка» по своему комплексному представлению и содержанию является уни кальным среди курсов, преподаваемых в вузах России.

2.2. Тематический план курса (распределение часов) Количество часов Темы Самост.

Лекции Всего работа Введение. Масштабы геодинамических про- 5 2 цессов. Строение, состав оболочек Земли, глобальная геодинамика Теоретические основы геодинамического 18 14 моделирования Двухслойная конвекция в мантии. Ниж- 19 10 немантийная конвекция Спрединг океанического дна. Моделирова- 23 13 ние конвективных движений в астеносфере под срединно-океаническим хребтом и гео динамические приложения Субдукция и коллизия. Геодинамические 24 14 модели, основные параметры и геологиче ские следствия Мантийные плюмы и горячие точки 25 14 Взаимосвязь и периодичность геодинамиче- 6 3 ских процессов Итого по курсу 120 70 2.3. Содержание курса Введение.





Предмет геодинамики. Роль и место геодинамики в науках о Земле.

Масштабы геодинамических процессов. Строение, состав оболочек Земли, глобальная геодинамика.

Геодинамические движения, их временные и пространственные мас штабы. Методы наблюдений и измерений для длинно- и короткопериод ных геодинамических процессов. Глобальные, мезомасштабные и локаль ные геодинамические течения, их возможная природа и взаимодействие.

Свойства (геофизические параметры) и состав оболочек Земли. Упру гие и вязкие свойства Земли. Время вязкоупругой релаксации, его оценки для различных слоев Земли. Условия существования вязких течений и рео логия различных слоев Земли. Области пониженной вязкости (астеносфе ра, переходный слой на границе ядро–мантия, внешнее жидкое ядро) и их влияние на геодинамику Земли.

Земля как тепловая и термохимическая машина. Мантийная конвекция и тектоника плит. Геолого-геофизические и экспериментальные доказа тельства перемещения литосферных плит. Теоретические модели и меха низмы движения литосферных плит. Палеогеодинамические реконструк ции. Геологические комплексы-индикаторы древних геодинамических об становок.

Теоретические основы геодинамического моделирования.

Виды теплообмена. Кондуктивный теплообмен. Теплопроводность и градиент температуры. Тепловой поток. Закон Фурье. Измерение теплово го потока на континентах и в океанах, его характерные значения для океа нических и континентальных областей. Сопоставление теплового потока с геологическими структурами на континенте и структурами океанического дна. Вывод уравнения теплообмена (сохранения энергии), уравнение теп лопроводности Фурье–Кирхгоффа. Кондуктивный теплообмен в континен тальной литосфере: изменение удельного теплового потока с глубиной и континентальная геотерма.

Уравнения термогравитационной (тепловой, свободной, естественной) конвекции. Вывод уравнения неразрывности (сохранения массы). Уравне ние движения (сохранения импульса). Приближение Буссинеска. Условия справедливости приближения Буссинеска в исследованиях конвективных движений. Характерная мощность слоя и КПД конвекции. Общие понятия о подобии. Теоремы подобия. Механическое и тепловое подобие. Основ ные критерии подобия, применяемые в моделировании геодинамических процессов.

Тепловые гравитационные течения и теплообмен у вертикальной пла стины. Вывод уравнений в приближении пограничного слоя. Представле ние уравнений тепловой конвекции у вертикальной пластины в безразмер ном виде и условия подобия. Теплофизическая модель конвектирующей нижней мантии – горизонтальный слой вязкой жидкости, подогреваемый снизу и охлаждаемый сверху. Тепловые гравитационные течения в гори зонтальном слое, подогреваемом снизу: основные критерии подобия.

Условия возникновения ячеистых течений. Режимы течения и законы теп лообмена в горизонтальном слое, подогреваемом снизу: результаты лабо раторных и численных экспериментов. Модель конвективных движений в астеносфере – свободноконвективные течения в плоском горизонтальном слое под действием горизонтального градиента температуры. Концентра ционно-гравитационная конвекция: условия ее существования и роль на раннем и современном этапах развития Земли.

Методы экспериментального моделирования, аппаратура, измеритель ные комплексы, методика экспериментов, способы обработки эксперимен тальных результатов, представление результатов в виде зависимостей меж ду критериями подобия.

Двухслойная конвекция в мантии. Нижнемантийная конвекция.

Лабораторное моделирование нижнемантийной конвекции в модели го ризонтального слоя, подогреваемого снизу и охлаждаемого сверху. Диа грамма режимов тепловой конвекции в горизонтальном слое и режим кон векции в нижней мантии. Временные масштабы нижнемантийных конвек тивных движений. Характерные размеры нижнемантийных ячеистых тече ний. Тепловые пограничные слои вблизи кровли и подошвы нижней ман тии, оценка их мощности.

Конвективные течения в верхней и нижней мантии. Модели конвектив ных течений в мантии: аргументы в пользу общемантийной и двухслойной конвекции. Сейсмотомографические модели мантии. Представление о чис ленном моделировании мантийной конвекции. Экспериментальное моде лирование двухслойной конвекции в мантии. Анализ структуры конвек тивных течений в верхней и нижней мантии (поля скорости и температу ры) на основе двухслойной модели мантийной конвекции, условие суще ствования двухслойной мантийной конвекции. P-T-условия и критиче ские (P, T) точки в мантии, фазовые переходы на границах 410 и 670 км, особенности рельефа и проницаемость границ 410 и 670 км. Природа пере ходного слоя С. Слой С как концентратор воды в мантии.

Спрединг океанического дна. Моделирование конвективных дви жений в астеносфере под срединно-океаническим хребтом и геодина мические приложения.

Общие геолого-геофизические данные о срединно-океанических хребтах (СОХ). Распределение теплового потока и модель конвективного движения в астеносфере под СОХ. Моделирование конвективных течений в астеносфере под СОХ: теоретические и экспериментальные исследования конвективных течений в горизонтальном слое в условиях горизонтального градиента температуры и охлаждения сверху. Модель конвективных дви жений в астеносфере в области СОХ. Трехмерное представление конвек тивной структуры астеносферы под океаном. Теоретическое решение зада чи о конвективных движениях в астеносфере под СОХ и его геодинамиче ские приложения. Анализ структуры течения и теплообмена в астеносфере и их влияние на структуру литосферы. Формирование трансформных раз ломов, их связь с конвективной структурой астеносферы в области СОХ.

Основная движущая сила, действующая на литосферные плиты.

Взаимодействие литосферы и астеносферы: спрединг и рождение океа нической коры. Классификация срединно-океанических хребтов по скоро сти спрединга, особенности геологического строения, рельефа и магматиз ма. Зоны сочленения срединно-океанического хребта и трансформного разлома. Особенности строения периокеанических рифтов. Срединно океанические хребты и офиолиты. Рифты и тройные сочленения. Форми рование пассивных окраин. Внутриконтинентальные рифты: типы, модели образования.

Субдукция и коллизия. Геодинамические модели, основные пара метры и геологические следствия.

Лабораторное и теоретическое моделирование конвективных движений в астеносфере под континентом вблизи зоны субдукции. Сила трения и тепловой поток на границе литосфера–астеносфера в разрезе Восточно Тихоокеанское поднятие–Южная Америка–Срединно-Атлантический хре бет. Взаимодействие астеносферных конвективных течений с нижнеман тийными. Влияние зон субдукции на конвективную структуру и теплооб мен в нижней мантии. Общая схема конвективных течений в мантии, их характерные пространственные и временные масштабы.

Зоны субдукции и рождение островодужной континентальной коры.

Совместное влияние тепловых гравитационных течений в астеносфере и концентрационных (плотностных) гравитационных сил в литосфере: усло вия существования нисходящего (субдукционного) движения литосферных плит. Взаимодействие океанической литосферной плиты с континентом и условие устойчивого существования гидродинамического аккреционного клина между ними. Плавление корового слоя субдуктированной плиты и условия формирования магматических диапиров в зоне субдукции. Про странственная периодичность расположения вулканов в островных дугах.

Островодужные вулканические серии, их петрологические особенности, теплофизическая и петрологическая сегментация островной дуги. След ствия субдукционного процесса: высокобарический метаморфизм в зоне субдукции, тектоническая транспортировка глубинных пород, островоду жный вулканизм и рудообразование.

Геодинамические модели коллизии в зонах субдукции. Геодинамиче ские модели и геологические факторы эксгумации эклогитов и глаукофа новых сланцев из зон субдукции. Зоны коллизии. Принципиальное отличие процесса коллизии от субдукции. Типы коллизионных орогенов. Процессы магматизма и метаморфизма, характерные для каждого типа.

Мантийные плюмы и горячие точки.

Мантийные плюмы, их возможная природа и образование на границах ядро–мантия и верхняя–нижняя мантия. Гавайская и Исландская горячие точки как пример действия мантийного плюма. Экспериментальное и тео ретическое моделирование тепловых плюмов, возникающих в результате плавления от локальных источников тепла в кристаллическом массиве.

Пространственные, временные и энергетические параметры мантийных тепловых плюмов.

Турбулентная тепловая конвекция во внешнем ядре. Влияние горизон тального градиента температуры на конвективную структуру во внешнем ядре вблизи границы ядро–мантия. Источники, тепловые и физико химические условия формирования термохимических плюмов на границе ядро–мантия. Возможные химические реакции на границе ядро–мантия, вероятные составы и температуры эвтектик, создающихся на ядро мантийной границе.

Моделирование конвективного тепло- и массообмена термохимических плюмов. Решение задач о тепло- и массообмене термохимического плюма для малого потока тепла и массы от боковой поверхности плюма и с уче том тепло- и массообмена от боковой поверхности плюма. Основные па раметры термохимических плюмов (максимальная высота подъема, время и скорость подъема, вязкость расплава в канале плюма), выражения для них. Объемный расход магматических расплавов термохимических плю мов. Способы оценки тепловой мощности источника плюма на ядро мантийной границе. Оценки мощности источника для горячих точек: Га вайской, Исландской и Буве. Время подъема термохимических плюмов от границы ядро–мантия к дневной поверхности. Геологические проявления мантийных плюмов. Щелочно-базальтовые ареалы платобазальтов, их воз раст. Щелочно-гранитоидный и бимодальный магматизм Сибирской плат формы как проявление Сибирского суперплюма.

Взаимосвязь и периодичность геодинамических процессов.

Периодичность истории Земли (палеонтологическая, геохимическая, модельная). Специфика и направленность эволюции Земли. Общая схема эволюции орогенических поясов. Схема эволюции активных геодинамиче ских зон Земли. Интенсивность и периодичность глобальных типов магма тизма. Сопоставление глаукофансланцевого метаморфизма с интенсивно стью магматизма в фанерозое и офиолитообразованием. Мантийные плюмы как основной механизм периодичности.

2.4. Примерные вопросы контрольных работ Контрольная работа Представить шкалу характерных времен и пространственных масшта бов геодинамических процессов.

Слоистое строение Земли (буквенные обозначения оболочек, названия границ, характерные мощности).

Привести комплексы-индикаторы древних геодинамических обстано вок, используемые в палеотектонических реконструкциях.

Какие бывают короткопериодные и длиннопериодные геодинамические процессы? Типы наблюдений за ними.

Вывести выражение для времени вязкоупругой релаксации. Оценки вязкости и времени релаксации для различных слоев Земли.

Сформулировать основные положения тектоники плит.

Контрольная работа Сформулировать закон Фурье, привести характерные значения тепло вого потока для континентальных и океанических областей.

Решение задачи о теплообмене в континентальной литосфере: получить соотношение для теплового потока.

Вывести уравнение неразрывности (сохранения массы).

В чем состоит приближение Буссинеска и каковы границы его приме нимости?

Привести оценки среднего теплового потока для океанов и континен тов. Нарисовать, как ведет себя тепловой поток в зависимости от расстоя ния от оси СОХ.

Вывести уравнение теплообмена (сохранения энергии).

Решение задачи о теплообмене в континентальной литосфере: получить соотношение для континентальной геотермы.

Привести уравнение движения (сохранения импульса), указать смысл входящих в него слагаемых.

Контрольная работа Сформулировать теоремы подобия.

Представить в безразмерном виде уравнения для тепловой конвекции в горизонтальном слое, подогреваемом снизу. Какие критерии подобия яв ляются определяющими для конвекции в нижней мантии?

Привести способы обработки результатов моделирования геодинамиче ских процессов.

Вывести критерии теплового подобия.

Привести диаграмму режимов тепловой конвекции. Какой режим кон векции характерен для нижней мантии?

На основании каких геологических данных в качестве модели конвек тивных движений в астеносфере под океаном берется горизонтальный слой, нагреваемый сбоку?

Контрольная работа На основе каких экспериментальных данных оцениваются временные масштабы нижнемантийной конвекции? Каковы периоды флуктуаций теп лового потока в нижнемантийных ячейках?

Какие аргументы можно привести в пользу двухслойной конвекции?

Обосновать проницаемость и рельеф границы 410 км.

Представить геодинамическую модель нижней мантии. Привести ха рактерные размеры нижнемантийных конвективных течений.

Как выглядит поле температуры и скорости потоков в мантии на основе двухслойной модели мантийной конвекции?

Обосновать непроницаемость границы 670 км для нисходящих потоков и ее рельеф.

Контрольная работа Как выглядит структура конвективных движений в астеносфере в обла сти срединно-океанического хребта?

Как выглядит распределение скорости потоков в астеносфере под сре динно-океаническим хребтом, полученное на основе лабораторного и тео ретического моделирования?

Описать геодинамический механизм формирования трансформных раз ломов, их основные параметры.

Привести общие геолого-геофизические данные о СОХ. Распределение теплового потока над ними и его связь с конвективной структурой под СОХ.

Получить выражение для силы трения на границе литосфера– астеносфера (основной движущей силы плит).

Контрольная работа Классификация срединно-океанических хребтов по скорости спрединга.

Привести основные особенности строения и магматизма для каждого типа хребтов.

Перечислить и кратко охарактеризовать основные типы моделей риф тообразования.

Особенности строения литосферы для участков сочленения срединно океанического хребта и трансформного разлома Какие типы внутриконтинентальных рифтовых структур можно выде лить?

Контрольная работа Привести распределение скорости конвективных потоков в астеносфере под континентом при наличии зоны субдукции.

Получить выражение для силы трения на кровле континентальной ли тосферы.

Привести распределение температуры в астеносфере под континентом при наличии зоны субдукции.

Какова структура конвективных движений в разрезе Восточно Тихоокеанское поднятие–Южная Америка–Срединно-Атлантический хре бет (10–30° ю. ш.)?

Контрольная работа Дать основные параметры модели аккреционного клина и профили ско рости течения в нем для различной глубины.

Вывести соотношения для оценки расположения вулканов островной дуги в модели плавления в зоне субдукции.

Изобразить схему теплофизической и петрологической сегментации в зоне субдукции.

Как изменяется давление в аккреционном клине? Изобразить зависи мость hl(h0) для аккреционного клина, показать на графике условие устой чивого равновесия для аккреционного клина.

Основные параметры модели плавления в зоне субдукции. Условия подпитки магматического очага при плавлении корового слоя субдуктиро ванной плиты.

Привести основные геодинамические факторы эксгумации и перечис лить геологические примеры эксгумации из зон субдукции.

Контрольная работа Структура теплового мантийного плюма. Как происходит движение ка нала теплового плюма при его выплавлении в мантии?

Получить выражение для тепловой мощности мантийного плюма. Как зависит время подъема мантийного плюма от концентрации добавки, по нижающей температуру плавления на подошве плюма?

Сделать оценку тепловой мощности для Гавайского плюма.

Нарисовать и прокомментировать графики для оценки состава и темпе ратуры эвтектик на границе ядро–мантия.

Привести три способа определения тепловой мощности источника плюма, находящегося на границе ядро–мантия.

Сделать оценку тепловой мощности для Исландского плюма.

3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 3.1. Образцы вопросов для подготовки к экзамену 1. Основные критерии механического подобия.

2. Влияние зоны субдукции на конвективную структуру и теплообмен в астеносфере под континентом: структура течения, основные уравнения, профили скорости и температуры, главная движущая сила плиты.

3. Основные критерии подобия для свободной конвекции в горизон тальном слое: приведение уравнений к безразмерному виду, основные за коны теплообмена.

4. Температурные условия и модель формирования термохимического плюма.

5. Структура конвективных течений в астеносфере под СОХ: геодина мическая схема, их природа, распределение скорости потоков;

геодинами ческий механизм формирования трансформных разломов и их основные параметры.

6. Оценка физико-химических условий формирования термохимиче ских плюмов на границе ядро–мантия. Постановка задачи о тепло- и мас сообмене мантийного термохимического плюма.

7. Слоистое строение Земли: основные оболочки и их свойства.

8. Временные масштабы конвективных движений в нижней мантии.

Влияние зон субдукции на характерное время для нижнемантийных кон вективных движений.

9. Двухслойная модель мантийной конвекции. Аргументы в пользу двухслойной конвекции. Поля скорости и температуры на основе двух слойной модели мантийной конвекции, условие существования двухслой ной мантийной конвекции. P-T-условия и критические (P, T) точки в ман тии.

10. Распределение давления и основные геометрические параметры ак креционного клина в зоне субдукции. Условие устойчивого существования аккреционного клина.

11. Время вязкоупругой релаксации и его оценки для различных слоев Земли. Условия существования вязких движений в земных оболочках.

12. Основные действующие силы в зоне субдукции. Сила трения, дей ствующая на границе континентальная литосфера–астеносфера. Геологи ческие следствия процесса субдукции.

13. Теплообмен в континентальной литосфере: закон убывания радио генного тепловыделения с глубиной, тепловой поток на поверхности лито сферы, континентальная геотерма.

14. Способы оценки тепловой мощности источника плюма на ядро мантийной границе. Провести оценку тепловой мощности источника Га вайского плюма.

15. Режим и временные масштабы нижнемантийной тепловой конвек ции.

16. Конвективная структура, значения движущей силы плит (силы тре ния) в разрезе Восточно-Тихоокеанское поднятие–Южная Америка– Срединно-Атлантический хребет.

17. Тепловое подобие. Критерии теплового подобия.

18. Конвективная структура в астеносфере под срединно-океаническим хребтом. Механизм формирования трансформных разломов.

19. Методы исследования геодинамических процессов различных мас штабов. Комплексы-индикаторы палеогединамических обстановок.

20. Движения в астеносфере под континентом вблизи зоны субдукции:

распределение скорости и температуры в астеносфере, сила трения между астеносферным потоком и континентальной плитой.

21. Определяющие критерии подобия для моделирования мантийной конвекции. Режим нижнемантийной конвекции.

22. Коллизия в зонах субдукции. Геодинамические модели эксгумации эклогитов и глаукофановых сланцев.

23. Вывод уравнения теплообмена. Уравнения теплообмена для лито сферы и мантии.

24. Модель конвективных движений в астеносфере в области СОХ.

Формирование трансформных разломов, их связь с конвективной структу рой астеносферы в области СОХ. Выражение для силы трения между асте носферным потоком и океанической литосферной плитой.

25. Уравнения тепло- и массообмена для тепловой конвекции в мантии, смысл слагаемых, входящих в эти уравнения.

26. Типы внутриконтинентальных рифтов. Современные модели обра зования и развития рифтов.

27. Методы моделирования геодинамических процессов, аппаратура, измерительные комплексы, методика экспериментов, способы обработки результатов моделирования.

28. Постановка задачи о тепло- и массообмене термохимического плюма. Основные параметры термохимических плюмов (максимальная высота подъема, время и скорость подъема, вязкость расплава в канале плюма), выражения для них.

29. Конвективная структура верхней и нижней мантии по геохимиче ским, геофизическим данным и данным теплофизического моделирования.

P-T-условия в мантии по геохимическим данным и данным моделирова ния.

30. Процесс коллизии. Зоны коллизии. Типы коллизионных орогенов.

31. Уравнения свободно-конвективного тепло- и массообмена в при ближении Буссинеска. Основные критерии подобия в теплофизическом моделировании мантийной конвекции.

32. Объемный расход магматических расплавов для горячих точек.

Оценка мощности Гавайского и Исландского плюма по данным о расходе расплава.

33. Диаграмма режимов тепловой конвекции. Режим нижнемантийной конвекции и характерное время конвективных движений в верхней и ниж ней мантии.

34. Аккреционный клин – регулятор зоны субдукции. Распределение давления и размеры аккреционного клина. Условие устойчивого существо вания зоны субдукции.

35. Конвективная структура и теплообмен в астеносфере в области сре динно-океанического хребта. Распределение скорости конвективных дви жений и температуры в астеносфере под океаном. Сила трения на границе океаническая литосфера–астеносфера.

36. Тепловая мощность и время подъема мантийных плюмов. Геологи ческие проявления мантийных плюмов.

37. Кондуктивный теплообмен в континентальной литосфере: закон из менения теплогенерации радиоактивных источников с глубиной, измене ние удельного теплового потока с глубиной и континентальная геотерма.

38. Формирование магматических диапиров в зоне субдукции. Тепловая структура зоны субдукции и пространственная периодичность распределе ния вулканов в субдукционной зоне.

39. Упругие и вязкие свойства земных оболочек. Время вязкоупругой релаксации, его оценки для литосферы, астеносферы и нижней мантии.

40. Оценки объемов магм и интенсивности магматизма в фанерозое.

Сопоставление интенсивности и периодичности фанерозойского магма тизма с интенсивностью и периодичностью глаукофансланцевого мета морфизма и офиолитообразованием.

3.2. Список литературы Основной Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г. Глубинная геодинамика. Новосибирск:

НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1994. 299 с.

Добрецов Н. Л. и др. Глубинная геодинамика / Н. Л. Добрецов, А. Г. Кирдяшкин, А. А. Кирдяшкин. 2-е изд., доп. и перераб. Новосибирск:

Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2001. 409 c.

Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Недра, 1983.

416 с.

Зоненшайн Л. П., Кузьмин М. И. Палеогеодинамика. М.: Наука, 1993.

192 с.

Зоненшайн Л. П., Савостин Л. А. Введение в геодинамику. М.: Недра, 1979. 311 с.

Сейферт К. Мантийные плюмы и горячие точки // Структурная геоло гия и тектоника плит. М.: Мир, 1991. Т. 2. С. 19–38.

Тёркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. М.: Мир, 1985. Т. 1–2. 730 с.

Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики.

М.: Изд-во МГУ, 1995. 480 с.

Дополнительный Джалурия Й. Естественная конвекция. М.: Мир, 1983. 399 с.

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

Михеев М. А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1947. 415 с.

Новая глобальная тектоника (тектоника плит) / Под ред. Л. П. Зонен шайна и А. А. Ковалева. М.: Мир, 1974. 471 с.

Рингвуд А. Е. Происхождение Земли и Луны. М.: Недра, 1982. 294 с.

Справочник физических констант горных пород / Под ред. С. Кларка.

М.: Мир, 1969. 543 с.

Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. 744 с.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.