Опыт создания прикладного программного обеспечения для моделирования глубинных тепловых процессов (на примере моделирования нестационарной теплопроводности над мантийным плюмом в модуле VLADI GEAD 4.0)

№2 (2021)

УДК 550.(34.012+34.06):004.(6+9)
DOI: 10.47148/1609-364X-2021-2-33-46

В.И. Васильев, Е.В. Васильева, Н.С. Жатнуев

АннотацияОб авторахСписок литературы
В работе обоснована необходимость и рассмотрена методология собственной (силами исследователя моделиста) разработки специального прикладного программного обеспечения как инструмента для моделирования геологических процессов. Представлено понятие мантийного плюма как системы мантийно-коровых мигрантов, последовательно поднимающихся от ядра до хрупкой земной коры через твердую пластичную мантийную среду посредством магмо- и/или флюидоразрыва. Предложено средство компьютерного моделирования теплового возмущения над мантийным плюмом в процессе его вертикального развития с возможностью сохранения, обработки и интерпретации полученной числовой и графической информации. Получены зависимости между глубинами вертикального распространения плюма, геометрическими и температурными интервалами релаксации теплового возмущения во вмещающей среде и геодинамическими параметрами. Предложен способ оценки теплового расширения среды на основе значений внутренних итерационных переменных в процессе исполнения программы.
Васильев Владимир Игоревич, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник ФГБУН Геологический институт СО РАН. Российская Федерация, Республика Бурятия, 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, д. 6а
e-mail: geovladi@yandex.ru, geovladi@ginst.ru

Васильева Евгения Владимировна, кандидат геолого-минералогических наук,  научный сотрудник ФГБУН Геологический институт СО РАН. Российская Федерация, Республика Бурятия, 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, д. 6а
e-mail: geovladi@ginst.ru

Жатнуев Николай Сергеевич, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник ФГБУН Геологический институт СО РАН. Российская Федерация, Республика Бурятия, 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, д. 6а
e-mail: zhat@ginst.ru

1. Бурмин В.Ю. Распределение плотности и упругих параметров в Земле // Физика Земли. – 2006. – № 7. – С. 76–88.
2. Бабаев В.В., Будымка В.Ф., Сергеева Т.А., Домбровский М.А. Теплофизические свойства горных пород. – М. : Недра, 1987. – 156 с.
3. Вадковский В.Н. Субвертикальные скопления гипоцентров землетрясений — сейсмические «гвозди» // Вестник Отделения наук о Земле РАН. – 2012. – Т. 4. – NZ1001. DOI: 10.2205/2012NZ000110.
4. Васильев В.И. Численное моделирование динамики тепломассопотоков и минералообразования в гидротермальной системе срединно-океанических хребтов // Вопросы геологии континентов и океанов : тезисы докладов школы-семинара российских делегатов XXXI Международного геологического конгресса (НИС «Акад. Иоффе», Калининград – Рио-де-Жанейро – Калининград, 27 июня – 9 сент. 2000 г.). – М. : Научный мир, 2001. – С. 51.
5. Васильев В.И., Васильева Е.В., Жатнуев Н.С., Санжиев Г.Д. Параметры образования и эволюции мантийно-корового мигранта // ­Геоинформатика. – 2019. – № 2. – С. 34–42.
6. Васильев В.И., Жатнуев Н.С., Васильева Е.В. Нестационарные теплофизические расчеты в диапазоне плюмовая адиабата–геотерма // Ультрамафит-мафитовые комплексы: геология, строение, рудный потенциал : материалы конференции (16–20 сентября 2019 г.). – Иркутск : Изд-во «Оттиск», 2019. – С. 76–82.
7. Васильев В.И., Жатнуев Н.С., Васильева Е.В. Расчет теплового возмущения термоградиентной среды при подъеме мантийно-коро-вого мигранта // Геоинформатика. – 2019. – № 4. – С. 46–53.
8. Васильев В.И., Чудненко К.В., Жатнуев Н.С., Васильева Е.В. Компьютерное моделирование геологических объектов на примере разреза зоны субдукции // Геоинформатика. – 2009. – № 3. – C. 15–29.
9. Васильева Е.В., Васильев В.И., Жатнуев Н.С., Санжиев Г.Д. Тектонофизическое исследование динамики флюидозаполненных полостей в твердой пластичной среде // Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле : Материалы Третьей тектонофизической конференции в ИФЗ РАН (Москва, 8–12 октября 2012 года). – М. : ИФЗ РАН, 2012. – Т. 1. – С. 265–268.
10. Жатнуев Н.С., Васильев В.И., Санжиев Г.Д. Восходящая миграция флюидов в мантии, концептуальная, расчетная и аналоговая модели // Отечественная геология. – 2013. – № 3. – С. 24–30.
11. Жатнуев Н.С., Рычагов С.Н., Васильев В.И., Васильева Е.В. Влияние реологических свойств земной коры на локализацию рудообразующих гидротермально-магматических систем // Вулканология и сейсмология. – 2012. – № 3. – С. 59–72.
12. Карпов И.К. Физико-химическое моделирование на ЭВМ в геохимии. – Новосибирск : Наука, 1981. – 247 с.
13. Коротких А.Г. Теплопроводность материалов. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 97 с.
14. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Разностные методы решения задач теплопроводности. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 172 с.
15. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Теплофизические свойства вещества Земли. – М. : Физический факультет МГУ, 2011. – Часть  1. – 68 с.
16. Сандитов Д.С., Сыдыков Б.С. Модуль упругости и коэффициент теплового расширения стеклообразных твердых тел // Физика твердого тела. – 2014. – Т. 56. – № 5. – С. 970–972.
17. Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. – Новосибирск : ГЕО, 2010. – 287 с.
18. Condie K.C. Earth as an evolving planetary system. – Amsterdam; Boston : Elsevier Academic Press, 2005. – 578 p.
19. Dziewonsk A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 1981. – V. 25. – Issue 4. – P. 297–356. DOI: 10.1016/0031-9201(81)90046-7.
20. Hirschmann M.M. Water, melting, and the deep Earth H2O cycle // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. – 2006. – V. 34. – P. 629–653. DOI: 10.1146/annurev.earth.34.031405.125211.

Ключевые слова: прикладное программирование, компьютерное моделирование, нестационарная теплопроводность, мантийно-коровый мигрант, интервал «адиабата-геотерма», Vladi Gead 4.0.

Раздел: Моделирование геообъектов и геопроцессов