Главная – Журналы – Поиск по журналам

В специальном выпуске журнала, посвященном памяти академика Николая Леонтьевича Добрецова, публикуются статьи, отражающие развитие его идей и исследований в тех направлениях, которые входили в круг его научных интересов. Многообразие научных интересов Н.Л. Добрецова определило широкий круг тематик представленных статей, который охватывает тектонику, глубинную геодинамику, взаимодействие тектоники плит и плюмов, метаморфизм, включая метаморфизм сверхвысоких давлений в зонах субдукции, закономерности структуры геомагнитного и гравитационного полей, их связь с проявлениями плюмового магматизма, уникальные месторождения полезных ископаемых.

Позднемезозойская-кайнозойская внутриплитная вулканическая провинция Центральной Азии объединяет ряд пространственно разобщенных вулканических областей. На примере Южно-Хангайской, Западно-Забайкальской и Восточно-Монгольской областей показано, что в истории развития провинции выделяется три периода активности. Начальный (между ~ 145 и 100 млн л. н.) характеризовался режимом регионального растяжения и проявлениями рифтогенного магматизма. Средний период (между 100 и 30 млн лет) отличался субплатформенным тектоническим режимом и ареальным типом вулканизма. Поздний период (последние 30 млн лет) выделяется как период вулканизма лавовых плато. Магматизм провинции определяется в первую очередь породами основного состава повышенной щелочности. В рифтогенный период формировались трахибазальты и трахиандезиты, геохимической особенностью которых являлись высокие содержания редкоземельных элементов при пониженных содержаниях Nb и Ta. В период ареального вулканизма преобладающими стали трахибазальты и щелочные базальтоиды с характеристиками OIВ. Этот тип пород остается доминирующим в вулканических ассоциациях заключительного периода формирования провинции. Определены тренды вариаций рассеянных элементов и изотопного состава Sr, Nd, Pb в разновозрастных основных породах провинции и оценены составы источников их магматизма. Показано, что на всех этапах развития провинции один из компонентов источника магм оставался постоянным и был близким к астеносферной мантии типа Е-MORB. В рифтогенный период в магматизме также участвовала субдукционно метасоматизированная мантия. В период ареального вулканизма метасоматизированная мантия была постепенно выведена из состава источников расплава. С этого времени магматизм провинции определялся взаимодействием астеносферной, плюмовой (OIB-тип) и деплетированной литосферной мантиями. Формирование провинции связывается с возникновением в основании литосферы востока Азии горячего поля мантии. Его зарождение согласуется с активизацией процессов глубинной геодинамики в начале позднего мезозоя, прежде всего с активностью Тихоокеанского суперплюма.

Приводится краткая характеристика основных структур Восточной Арктики, в истории формирования которых выделяются и рассматриваются два кардинальных этапа: поздний палеозой-ранний мезозой и поздняя юра-ранний мел. Установлена синхронность тектонических событий на арктических окраинах Северо-Востока Азии, Северной Аляски и в структурах Амеразийского бассейна, свидетельствующая о существовании причинно-следственных связей процессов сжатия (покровно-складчатые структуры) и растяжения (рифтогенез и спрединг в Канадском бассейне). Предложены тектонические модели формирования покровно-складчатых структур Чукотки и Северной Аляски и определены черты их сходства и различий. Выполнены палеотектонические реконструкции для 160 и 120 млн лет. Сделан критический обзор представлений о формировании структур Амеразийского бассейна и предложена субдукционно-конвективная геодинамическая модель, основанная на анализе сейсмотомографического просвечивания мантии и данных региональной геологии и тектоники. Ранее эта модель была применена для описания на качественном уровне меловой и кайнозойской эволюции литосферы Арктики. Модель основана на представлении о существовании двухъярусной системы субдукции: горизонтально протяженной конвективной ячейки в верхней мантии, сопряженной с конвейерным механизмом субдукции Тихоокеанской литосферы. В результате возникает встречная вергентность «внешней» Тихоокеанской зоны субдукции и «внутренней» зоны субдукции, расположенной внутри океанических бассейнов Южно-Анюйского и Ангаючам, что обеспечивает их закрытие и последующие коллизионные процессы. Под действием возвратного верхнемантийного потока возникают рассеянные деформации Амеразийской литосферы, обусловленные вязким сцеплением с подлитосферными течениями, что является причиной разнообразия структур Амеразийского бассейна и Канадской котловины в частности. Кроме того, разработанная геодинамическая модель дополнена тектоно-магматическим механизмом погружения коры и образования осадочных бассейнов.

В работе рассматривается формирование постколлизионных гранитоидов Карского орогена на Северном Таймыре в условиях повышенного теплового потока вследствие распада орогена до проявления Сибирского плюма (280-250 млн л. н.) на основе применения трехмерного численного моделирования. Начальная геометрия модельной области, граничные условия и физические свойства для коры и мантии подобраны близкими к строению земной коры зоны сочленения Карского, Центрально-Таймырского и Сибирского блоков. Показано, что в гранито-гнейсовом-андезибазальтовом среднем слое коры формируются обширные очаги плавления, а в основании коры устанавливается 1-2-километровая зона плавления гранулитового слоя коры при возможном участии мантийного компонента. Высота подъема магмы и формирование групп пространственно сближенных гранитоидных массивов определяется величиной повышенного мантийного теплового потока и реологией вещества плавящегося протолита. Охарактеризованы условия внедрения магмы и формирования массивов диаметром 10-20 км на глубине до 5-8 км в неметаморфизованных породах. На основе 3D-моделирования установлен механизм периодических (импульсных) интрузий магмы на постколлизионной стадии на протяжении 30-40 млн лет. Предложенный механизм формирования массивов позволяет воспроизвести их форму и периодичность магматизма, сопоставимую с реальным геологическим положением и возрастом постколлизионных гранитоидов Карского орогена. Проведено сравнение результатов моделирования в двух- и трехмерной постановке при полностью идентичных параметрах модели и физических свойств веществ. Установлено, что 3D-моделирование является более реалистичным и корректным способом описания соответствующих магматических процессов относительно 2D-постановки.

Приведены результаты численного моделирования экспериментов, проведенных с использованием протонной радиографии и синхротронного излучения для регистрации процесса движения потока мелкодисперсных частиц металла в газовых средах. Выброс частиц происходил в результате воздействия ударной волны на свободную поверхность металлических образцов, имеющих мелкомасштабные профилированные начальные возмущения. Численное моделирование осуществлялось с использованием развитой модели эволюции потока частиц в газовой среде, в основе которой лежат модель источника ударно-волнового пыления металлов, базирующаяся на физике неустойчивости Рихтмайера --- Мешкова, и законы дробления одиночной жидкой капли в газовом потоке. Показано, что предложенная модель имеет хорошее согласие с результатами экспериментов.

Представлены обобщенные результаты численного анализа процесса формирования температурного поля в ударно-сжатом двухфазном пористом материале при отсутствии и наличии фазовых превращений в процессе пластического затекания пор. С применением методов математического моделирования исследовано влияние мезоскопических процессов тепловой диссипации и теплопереноса на формируемое температурное поле, установлены его топологические особенности при наличии расплавленных зон в ударно-сжатом пористом материале.

Экспериментально и методом численного моделирования исследовались характер, критерии, эффекты и другие характеристики повреждений железобетонных балок под действием взрывной ударной нагрузки. Предложен быстрый метод получения P-I -кривой элементов балки с произвольными структурными параметрами. Сначала было проведено пять модельных испытаний для изучения динамического отклика и параметров повреждений двух типов железобетонных балок с шириной поперечного сечения 0.04 и 0.047 м при взрыве 200 г тротила на расстояниях до взрыва 0.2 и 0.5 м и его местонахождении выше 1/2 и 1/4 пролета. Результаты показали, что повреждение железобетонной балки было меньше при ширине поперечного сечения 0.04 м или при месте взрыва выше 1/2 пролета в условиях проводимых экспериментов. Результаты экспериментов подтвердили эффективность метода численного моделирования. На основе большого количества результатов численного моделирования была упрощена формула аппроксимации P-I -кривой железобетонных балок и исследовано влияние на P-I -кривую следующих параметров: коэффициент армирования хомутов ρs, коэффициент продольного армирования ρ, прочность бетона на осевое сжатие ƒ′_c, пролет балки L, высота сечения балки b и ширина сечения балки a. В результате предложен метод быстрого определения P-I -кривой элементов железобетонных балок, который может быть применен в области проектирования противовзрывной защиты целей и экспресс-оценки повреждений.

В статье представлен анализ влияния коэффициента нагружения, основного параметра процесса сварки взрывом, на морфологию поверхности раздела и механические свойства однородных и разнородных соединений. Коэффициент нагружения (отношение массы взрывчатого вещества к массе ударной пластины) определяет скорость соударения, динамический угол изгиба и образование струи. Он влияет на характер поверхности раздела, а именно на образование прямых, волнистых или интерметаллических слоев, а значит, и на свариваемость разнородных металлов. Правильный выбор коэффициента нагружения обеспечивает качественную сварку с минимальными дефектами, в то время как чрезмерный или недостаточный коэффициент нагружения приводит к неполному склеиванию или ухудшению качества поверхности раздела. Данная статья обобщает основные экспериментальные результаты и предлагает рекомендации по оптимизации процесса и направлениям будущих исследований.

На примере эксперимента со свинцовой оболочкой апробирован метод исследования квазиизоэнтропической сжимаемости конденсированных веществ, основанный на применении многокадровой рентгенографии и взрывных сферических нагружающих устройств с газовой симметризацией. На момент максимального сжатия достигнута средняя плотность оболочки свинца ≈52.3 г/см³, степень сжатия при этом ≈4.6. Полное давление в свинце в момент максимального сжатия ≈3.2 ТПа, при этом холодная составляющая равна ≈94 %, а тепловая --- ≈6 %. Значения давлений получены из одномерного численного расчета, с высокой точностью описывающего динамику сжатия свинцовой оболочки, с использованием УРС РОСА-МИ для свинца.

Для полусферических кумулятивных облицовок дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщины наблюдается увеличение скорости головной части формирующейся кумулятивной струи при увеличении разницы толщин в вершине и у основания облицовки, что обеспечивается тем, что процесс ее взрывного обжатия становится более близким к сферически-симметричному. На основе численного решения модельной задачи об инерционном центрально-симметричном схлопывании оболочки в форме сферического сегмента с моделью материала, не сопротивляющегося всестороннему растяжению, показано, что предельная скорость не претерпевающих объемного разрушения кумулятивных струй из полусферических облицовок дегрессивной толщины должна быть выше в сравнении со струями из конических облицовок --- не менее 12 км/с в случае облицовок из меди. Получение когерентной медной кумулятивной струи со скоростью головной части на указанном уровне зафиксировано при численном моделировании взрыва заряда с облицовкой дегрессивной толщины, имеющей полусферическую наружную поверхность и полусуперэллипсоидальную внутреннюю с показателем степени 2.05 в уравнении полусуперэллипсоида.