На главную К списку выставокАрхив выставок

Тепловое поле Земли

Журнальные статьи

1. Apostal D. et al. Performance Improvements for a Large-scale Geological Simulation // Procedia Computer Science. 2014. Vol. 29. P. 256–269.

Geological models have been successfully used to identify and study geothermal energy resources. Many computer simulations based on these models are data-intensive applications. Large-scale geological simulations require high performance computing (HPC) techniques to run within reasonable time constraints and performance levels. One research area that can benefit greatly from HPC techniques is the modeling of heat flow beneath the Earth's surface. This paper describes the application of HPC techniques to increase the scale of research with a well-established geological model. Recently, a serial C++ application based on this geological model was ported to a parallel HPC applications using MPI. An area of focus was to increase the performance of the MPI version to enable state or regional scale simulations using large numbers of processors. First, synchronous communications among MPI processes was replaced by overlapping communication and computation (asynchronous communication). Asynchronous communication improved performance over synchronous communications by averages of 28% using 56 cores in one environment and 46% using 56 cores in another. Second, an approach for load balancing involving repartitioning the data at the start of the program resulted in runtime performance improvements of 32% using 48 cores in the first environment and 14% using 24 cores in the second when compared to the asynchronous version. An additional feature, modeling of erosion, was also added to the MPI code base. The performance improvement techniques under erosion were less effective.


2. Barkat A. et al. Time series analysis of soil radon in Northern Pakistan: Implications for earthquake forecasting // Applied Geochemistry. 2018. Vol. 97. P. 197–208.

Time series analysis of soil radon data has previously been proposed as a mechanism for earthquake hazard forecasting, but it is not universally accepted as such. Here we perform time series analysis of soil radon along an active fault zone in North Pakistan, in order to investigate pre-earthquake anomalies for a period of July 24, 2014 to April 30, 2015. The methodology includes geochemical analysis of soil, deterministic analysis (Hurst exponent H), quantification of meteorological influence and abnormalities of soil radon within the context of earthquake forecasting. In particular, for analyzing abnormalities in radon data, we have used residual signal processing techniques to reduce the regular effect of meteorological factors and a statistical criterion (x?±2?) at a 95% confidence interval. Results of geochemical analysis suggest that any abnormal enhancement in soil radon concentration is not associated with the presence of key radionuclides such as 226Ra, 232Th and 40K. The deterministic analysis of radon and meteorological parameters reveals that H belongs to the interval 0.5?H?1, which indicates a persistent trend with insignificant infrequency and irregularity. Likewise, the influence of meteorological parameters on soil radon is quantified via correlation coefficients suggesting an insignificant impact. Furthermore, temporal variability of residual radon around the time of earthquake activity reveals the presence of six notable anomalous peaks overpassing the statistical criterion during the investigated period. An absence of anomalous residual radon behavior for some earthquake events in the investigated period can be attributed to their low magnitude and high RE/RD value. Finally, our results validate earlier findings and recommend the use of radon as a seismic indicator.


3. Bedard K. et al. Geothermal Characterization of the St. Lawrence Lowlands Sedimentary Basin, Quebec, Canada // Nat Resour Res. 2018. Vol. 27, № 4. P. 479–502.

Defining temperature at depth to identify geothermal resources relies on the evaluation of the Earth heat flow based on equilibrium temperature measurements as well as thermal conductivity and heat generation rate assessment. Such high-quality geothermal data can be sparse over the region of interest. This is the case of the St. Lawrence Lowlands sedimentary basin covering 20,000 km2 to the south of Quebec, Canada, and enclosing only three wells up to a depth of 500 m with equilibrium heat flow measurements. However, more than 250 oil and gas exploration wells have been drilled in this area, providing for this study (parce que c'est 93 sinon) 81 locations with bottom-hole temperature up to a depth of 4300 m, however, not at equilibrium. Analyzing these data with respect to the deep geothermal resource potential of this sedimentary basin requires evaluating the thermal conductivity and heat generation rate of its geological units to properly extrapolate temperature downward. This was done by compiling literature and recent thermal conductivity measurements in outcrop and core samples as well as new heat generation rate estimates from spectral gamma ray logs to establish a first thermal assessment of geological units deep down into the basin. The mean thermal conductivity of the thermal units varies from 2.5 to 6.3 W/m·K, with peak values in the basal sandstones, while the heat generation rate varies from 1.6 to 0.3 µW/m3, decreasing from the upper caprocks toward the base of the sequence. After correcting the bottom-hole temperatures for drilling disturbance with the Harrison correction and subsequently for paleoclimate variations, results indicate a mean geothermal gradient of 23.1 °C/km, varying from 14 to 40 °C/km. Evaluating the basin thermal state from oil and gas data is a significant challenge facilitated by an understanding of its thermal properties.


4. Blackburn T., Ferrier K.L., Perron J.T. Coupled feedbacks between mountain erosion rate, elevation, crustal temperature, and density // Earth and Planetary Science Letters. 2018. Vol. 498. P. 377–386.

Many ancient (>1 Gyr) mountain belts have crust >50 km thick, in contrast with isostatic and erosion models that predict crustal attenuation to ?30 km in <100 My. One proposed explanation is that thick crustal roots are preserved through a feedback in which the gradually cooling crust grows progressively denser, floats lower in the mantle, and erodes more slowly, thereby slowing crustal destruction. To explore this feedback, we develop a 1-D numerical model for the thermal and density evolution of an orogen after tectonic growth has stopped. Our simulations show that this densification feedback can indeed slow crustal destruction and help preserve thick crust. These simulations also show that crustal preservation is promoted by erosion rates that result in pressure–temperature conditions favorable for garnet-forming metamorphic reactions, which sharply increase lower crustal density and amplify the densification feedback. We find that the strength of the densification feedback depends nonlinearly on the ratio between advective and conductive cooling, such that crustal preservation is maximized at intermediate values of this ratio. This model predicts secular trends in elevation, erosion rate, and crustal thickness consistent with measured values in orogens up to several hundred My, but not in older orogens, suggesting that processes beyond those in the model (e.g., sedimentation, increasing plate strength, dynamic topography, chemical weathering) may be necessary to generate positive elevations and erosion rates in ancient orogens. This analysis suggests that the feedback between erosion, crustal cooling, and elevation can significantly affect the evolution and longevity of the continental crust.


5. U10290
Burg J.-P., Schmalholz S.M. Viscous heating allows thrusting to overcome crustal-scale buckling: Numerical investigation with application to the Himalayan syntaxes // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. Vol. 274, № 1. P. 189–203.

The eastern and western Himalayan syntaxes are crustal-scale antiforms whose metamorphic evolution is coeval in the India–Asia collisional history. Finite element modelling of lithospheric shortening and the resulting crustal-scale folds have previously been used to debate the structural conditions for the development of such structures. However, numerical models could not account for the metamorphic evolution associated with folding. In continuation of previous work, we present two-dimensional finite element modelling of lithospheric shortening in which thermal effects are implemented. The new models are consistent with earlier interpretations that crustal folding is the plausible mechanism that shaped the two Himalayan syntaxes. They further lend support to the concept that lithospheric buckling is a basic response to large-scale continental shortening and an efficient mountain building process. Introducing viscous shear heating shows, however, that the buckling mode shifts to a thrusting mode within few % shortening, depending on the initial thermal/rheological structure of the deforming lithosphere. The change to the thrusting mode prohibits further fold amplification and lateral fold propagation. This may explain why, in continental lithosphere, crustal-scale folds are isolated whereas regular, periodic crustal fold trains are rare. Focusing deformation on through-limbs thrust zones accompanies the establishment of inverted metamorphic gradients. These results offer new working hypotheses on how large thrusts like the Himalaya Main Central Thrust nucleate. Results further show that the thermal structure of the lithosphere strongly controls three fundamental deformation and metamorphic modes: (1) a cold lithosphere mainly deforms by thermally activated thrusting and exhibits large areas with significant tectonic overpressures (twice lithostatic); (2) a warm lithosphere is essentially buckled and significant tectonic overpressure builds up in the upper crust and (3) a hot lithosphere tends to thicken homogenously and mainly records lithostatic pressures below the upper crust.


6. Degueldre C., Fiorina C. The proto-Earth geo-reactor: Reassessing the hypotheses // Solid Earth Sciences. 2016. Vol. 1, № 2. P. 49–63.

Recent high-precision isotope analysis data could be used to revisit the hypothetical past occurrence of a geo-reactor. Specific noble gas isotope signatures that could be generated by binary and ternary fissions were identified in volcano emanations or as soluble/associated species in crystalline rocks and semi-quantitatively quantified as isotopic ratio or estimated amounts. Presently if it would have been hypothetically stated that according to the actinide inventory on the Earth, local potential criticality of the geo-system, if locally concentrated, may have been reached, several questions remain such as why, where and when did any geo-reactor have been operational? Even if the hypothesis of a geo-reactor operation in the proto-Earth period would have been plausible, it is likely that a geo-reactor is not operating today. This has been recently tested by reconstructing the occurrence of actinides by antineutrino detection and tomography through the Earth. The present paper focuses on the geo-reactor hypothetical conditions including history, spatial extension and regimes. The discussion based on recent calculations involves investigations on the limits in term of fissile inventory, size and power, based on coupling of geochemical reactions and stratification through the gravitational field considering behavior through the inner mantle, the boundary with the core and the core. The reconstruction allows to formulating that from the history point of view it would have been possible that the geo-reactor reached criticality in a proto-Earth period as a reactor triggered by 235-uranium and that thorium may have worked as an absorber if the actinide concentration was locally large enough. Without actinide separation the initiation of the criticality is unlikely. However did the segregation of actinides occur in any Earth layer?


7. Ekici A. et al. Site-level model intercomparison of high latitude and high altitude soil thermal dynamics in tundra and barren landscapes // The Cryosphere. 2015. Vol. 9, № 4. P. 1343–1361.

Modeling soil thermal dynamics at high latitudes and altitudes requires representations of physical processes such as snow insulation, soil freezing and thawing and subsurface conditions like soil water/ice content and soil texture. We have compared six different land models: JSBACH, ORCHIDEE, JULES, COUP, HYBRID8 and LPJ-GUESS, at four different sites with distinct cold region landscape types, to identify the importance of physical processes in capturing observed temperature dynamics in soils. The sites include alpine, high Arctic, wet polygonal tundra and non-permafrost Arctic, thus showing how a range of models can represent distinct soil temperature regimes. For all sites, snow insulation is of major importance for estimating topsoil conditions. However, soil physics is essential for the subsoil temperature dynamics and thus the active layer thicknesses. This analysis shows that land models need more realistic surface processes, such as detailed snow dynamics and moss cover with changing thickness and wetness, along with better representations of subsoil thermal dynamics.


8. Ernst W. g., Sleep N.H., Tsujimori T. Plate-tectonic evolution of the Earth: bottom-up and top-down mantle circulation // Can. J. Earth Sci. 2015. Vol. 53, № 11. P. 1103–1120.

Intense devolatilization and chemical-density differentiation attended accretion of planetesimals on the primordial Earth. These processes gradually abated after cooling and solidification of an early magma ocean. By 4.3 or 4.2 Ga, water oceans were present, so surface temperatures had fallen far below low-pressure solidi of dry peridotite, basalt, and granite, ?1300, ?1120, and ?950 °C, respectively. At less than half their T solidi, rocky materials existed as thin lithospheric slabs in the near-surface Hadean Earth. Stagnant-lid convection may have occurred initially but was at least episodically overwhelmed by subduction because effective, massive heat transfer necessitated vigorous mantle overturn in the early, hot planet. Bottom-up mantle convection, including voluminous plume ascent, efficiently rid the Earth of deep-seated heat. It declined over time as cooling and top-down lithospheric sinking increased. Thickening and both lateral extensional + contractional deformation typified the post-Hadean lithosphere. Stages of geologic evolution included (i) 4.5–4.4 Ga, magma ocean overturn involved ephemeral, surficial rocky platelets; (ii) 4.4–2.7 Ga, formation of oceanic and small continental plates were obliterated by return mantle flow prior to ?4.0 Ga; continental material gradually accumulated as largely sub-sea, sialic crust-capped lithospheric collages; (iii) 2.7–1.0 Ga, progressive suturing of old shields + younger orogenic belts led to cratonal plates typified by emerging continental freeboard, increasing sedimentary differentiation, and episodic glaciation during transpolar drift; onset of temporally limited stagnant-lid mantle convection occurred beneath enlarging supercontinents; (iv) 1.0 Ga–present, laminar-flowing asthenospheric cells are now capped by giant, stately moving plates. Near-restriction of komatiitic lavas to the Archean, and appearance of multicycle sediments, ophiolite complexes ± alkaline igneous rocks, and high-pressure–ultrahigh-pressure (HP–UHP) metamorphic belts in progressively younger Proterozoic and Phanerozoic orogens reflect increasing negative buoyancy of cool oceanic lithosphere, but decreasing subductability of enlarging, more buoyant continental plates. Attending supercontinental assembly, density instabilities of thickening oceanic plates began to control overturn of suboceanic mantle as cold, top-down convection. Over time, the scales and dynamics of hot asthenospheric upwelling versus lithospheric foundering + mantle return flow (bottom-up plume-driven ascent versus top-down plate subduction) evolved gradually, reflecting planetary cooling. These evolving plate-tectonic processes have accompanied the Earth’s thermal history since ?4.4 Ga.


9. U22870
Fogli G.L. et al. Combined analysis of KamLAND and Borexino neutrino signals from Th and U decays in the Earth’s interior // Phys. Rev. D. 2010. Vol. 82, № 9. P. 93006.

The KamLAND and Borexino experiments have detected electron antineutrinos produced in the decay chains of natural thorium and uranium (Th and U geoneutrinos). We analyze the energy spectra of current geoneutrino data in combination with solar and long-baseline reactor neutrino data, with marginalized three-neutrino oscillation parameters. We consider the case with unconstrained Th and U event rates in KamLAND and Borexino, as well as cases with fewer degrees of freedom, as obtained by successively assuming for both experiments a common Th/U ratio, a common scaling of Th+U event rates, and a chondritic Th/U value. In combination, KamLAND and Borexino can reject the null hypothesis (no geoneutrino signal) at 5?. Interesting bounds or indications emerge on the Th+U geoneutrino rates and on the Th/U ratio, in broad agreement with typical Earth model expectations. Conversely, the results disfavor the hypothesis of a georeactor in the Earth’s core, if its power exceeds a few TW. The interplay of KamLAND and Borexino geoneutrino data is highlighted.


10. Fukuhara M. Possible generation of heat from nuclear fusion in Earth’s inner core // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 37740.

The cause and source of the heat released from Earth’s interior have not yet been determined. Some research groups have proposed that the heat is supplied by radioactive decay or by a nuclear georeactor. Here we postulate that the generation of heat is the result of three-body nuclear fusion of deuterons confined in hexagonal FeDx core-centre crystals; the reaction rate is enhanced by the combined attraction effects of high-pressure (~364 GPa) and high-temperature (~5700 K) and by the physical catalysis of neutral pions: 2D + 2D + 2D > 21H + 4H + e- + + 21.63 MeV. The possible heat generation rate can be calculated as 1.27 ? 1015 J/m3, based on the assumption that Earth’s primitive heat supply has already been exhausted. The H and He atoms produced and the anti-neutrino are incorporated as Fe-H based alloys in the H-rich portion of inner core, are released from Earth’s interior to the universe, and pass through Earth, respectively.


11. Furlong K.P., Chapman D.S. Heat Flow, Heat Generation, and the Thermal State of the Lithosphere // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2013. Vol. 41, № 1. P. 385–410.

The thermal structure of the lithosphere controls many properties and processes of Earth's crust. The total ?47-TW heat loss of Earth is key to understanding and modeling this thermal structure, as is partitioning the various sources of that heat into heat entering the base of the lithosphere, heat generated within the lithosphere by radioactive decay (primarily within the continental crust), and secular cooling of the mantle lithosphere (primarily in oceanic lithosphere). A set of framework geotherms for the continental lithosphere explains deep crustal melting in high heat flow regions, metamorphic pressure-temperature (P-T) space in the crust, partial melting at the base of the lithosphere to produce an S-wave low-velocity zone in Phanerozoic and younger terranes, and the P-T fields inferred from mantle xenoliths. Important perturbations to a standard thermal state are produced by orogenic overprints, transient thermal regimes, and exhumation.


12. U10290
Goutorbe B. Combining seismically derived temperature with heat flow and bathymetry to constrain the thermal structure of oceanic lithosphere // Earth Planet. Sci. Lett. 2010. Vol. 295, № 3–4. P. 390–400.

The thermal structure and evolution of the oceanic lithosphere is revisited with the help of a global shear velocity model of the upper mantle. Seismic velocities of the lithospheric mantle are converted to temperatures, with a particular care dedicated to the estimation of final uncertainties. These are evaluated from a Monte Carlo error propagation, taking into account the uncertainties on velocities and those on the parameters related to the velocity-temperature relationship (mantle composition, thermoelastic properties and attenuation factor). The seismically derived temperature, averaged by age interval, serves to constrain the thermal structure of the lithosphere, together with surface heat flow and ocean depth. Using an experimentally determined thermal expansivity alpha, the Chablis model, which prescribes a constant heat flow at some isotherms, provides a much better fit to all data than the plate model, which imposes a constant basal temperature. Only a strongly reduced alpha (30% reduction) allows the latter model to achieve a joint fitting comparable to the Chablis model, and then with a fit to seismically derived temperature that remains inferior the latter model. The good fit of the plate model thus depends on a reduction of a down to the lower possible limit and relies mostly on ocean depth, whose behavior at old ages is considerably obscured by anomalous crust. The Chablis model therefore appears favored by this study, which should give new perspectives on various processes related to mantle convection and to the dynamics of the lithosphere.


13. Hasterok D., Chapman D.S. Heat production and geotherms for the continental lithosphere // Earth and Planetary Science Letters. 2011. Vol. 307, № 1. P. 59–70.

We propose a continental lithosphere heat production model based on the petrology of crust and mantle, heat production measurements of surface and xenolith samples, and tectono-thermal constraints. Continental elevation considered within a thermal isostasy rubric is used to partition crustal heat production into upper crustal and lower crustal contributions. The best-fitting partition model using elevation data from 33 North American tectonic provinces suggests upper crustal heat production on average accounts for ~6% of observed surface heat flow. An average heat production for the lower crust of 0.4?W/m3 is based on measurements from exposed granulite terranes while a lithospheric mantle heat production of 0.02?W/m3 is based on chemical analyses of mantle xenoliths. Results are relatively insensitive to mantle composition and thickness of the upper crustal heat producing layer. Continental geotherms are computed using the generalized heat production model and incorporating thermal conductivity results from a number of recent laboratory studies. P–T conditions of xenoliths provide further constraints to ensure that our geotherms and hence the heat production model are reasonable. P–T conditions of 10 Precambrian regions are consistent with surface heat flow of 40mW/m2 and a lithospheric thickness of 200km. Our generalized model for heat production can serve as a reference model from which anomalies are identified.


14. Hasterok D., Gard M. Utilizing thermal isostasy to estimate sub-lithospheric heat flow and anomalous crustal radioactivity // Earth and Planetary Science Letters. 2016. Vol. 450. P. 197–207.

While surface heat flow relates to the heat loss through the lithosphere, it can be difficult to quantify and separate the heat produced internally through radiogenic decay from the heat transferred across the base of the lithosphere by mantle convection. In this study, we apply a thermo-isostatic analysis to Australia and estimate the sub-lithospheric and radiogenic heat flow components by employing a simple 1-D conservation of energy model. We estimate an anomalous radiogenic heat production across much of eastern Australia generally accounting for >50 mW?m?2, while western Australia appears to have high crustal compositionally corrected elevation, possibly related to chemical buoyancy of the mantle lithosphere. A moderately high sub-lithospheric heat flow (?40 mW?m?2) along the eastern and southeastern coast, including Tasmania, is coincident with locations of Cenozoic volcanism and supports an edge-driven convection hypothesis. However, the pattern of sub-lithospheric heat flow along the margin does not support the existence of hotspot tracks. Thermo-isostatic models such as these improve our ability to identify and quantify crustal from mantle sources of heat loss and add valuable constraints on tectonic and geodynamic models of the continental lithosphere's physical state and evolution.


15. Herndon J.M. Terracentric nuclear fission georeactor: background, basis, feasibility, structure, evidence and geophysical implications // Curr. Sci. 2014. Vol. 106, № 4. P. 528–541.

The background, basis, feasibility, structure, evidence and geophysical implications of a naturally occurring Terracentric nuclear fission georeactor are reviewed. For a nuclear fission reactor to exist at the centre of the Earth, all of the following conditions must be met: (1) There must originally have been a substantial quantity of uranium within Earth's core. (2) There must be a natural mechanism for concentrating the uranium. (3) The isotopic composition of uranium at the onset of fission must be appropriate to sustain a nuclear fission chain reaction. (4) The reactor must be able to breed a sufficient quantity of fissile nuclides to permit operation over the lifetime of Earth to the present. (5) There must be a natural mechanism for the removal of fission products. (6) There must be a natural mechanism for removing heat from the reactor. (7) There must be a natural mechanism to regulate reactor power level. (8) The location of the reactor must be such as to provide containment and prevent meltdown. Herndon's georeactor alone is shown to meet these conditions. Georeactor existence evidence based upon helium and antineutrino measurements is described. Geophysical implications discussed include georeactor origin of the geomagnetic field, geomagnetic reversals from intense solar outbursts and severe Earth trauma, as well as georeactor heat contributions to global dynamics.


16. Hu M. et al. Thermo-Hydro-Mechanics in Shear Fracturing in Geothermal Reservoirs // Bifurcation and Degradation of Geomaterials with Engineering Applications / ed. Papamichos E. et al. Springer International Publishing, 2017. P. 327–333.

This paper presents a novel method to investigate shear stimulation at an injection well in Enhanced Geothermal Systems (EGS). Nowadays, the technique of EGS has been extensively used for extracting thermal energy from the earth. As the intrinsic permeability of the rock is usually too low to allow an economic flow, stimulation for fractures is incorporated. The connectivity of fracture networks around boreholes dominates the system behaviour. In theory, stimulations including both tensile (mode I) and shear (mode II) fracturing are desired, so that sufficient surface area for heat exchange is produced. However, shear stimulation is considered a safer choice than tensile fracturing in terms of possibility of inducing local earthquakes. This study investigates shear fractures only, from a slip-line field point of view. The rock is modelled as elasto-viscoplastic material with damage mechanics coupled. A numerical simulator REDBACK, based on the MOOSE framework, is employed to solve this coupled multi-physics involved problem. With injection pressure imposed on the interior of a borehole, slip lines grows in the form of logarithmic spirals, indicating the potential trace of shear fractures. Imperfections are imposed on the boundary as seeding for the spirals. Cases with and without thermo-mechanical coupling are compared, indicating the essential role of shear-heating feedback in enhancing shear fractures. Bifurcation analysis for various Arrhenius numbers is performed, demonstrating a clear exponential relationship between critical injection pressure and the local temperature of host rock.


17. Kuslits L.B., Farkas M.P., Galsa A. Effect of temperature-dependent viscosity on mantle convection // Acta Geod Geophys. 2014. Vol. 49, № 3. P. 249–263.

Two-dimensional numerical calculations in cylindrical shell geometry have been carried out to investigate the effect of the temperature-dependent viscosity on the pattern and the characteristic parameters of the thermal convection occurring in the Earth’s mantle. Systematic model runs established that the viscosity decreasing with the temperature is reduced around the hot core-mantle boundary (CMB) which facilitates ‘the heat transport’ from ‘the core to the mantle’. On the other hand, the viscosity increases near the cold surface which hinders the heat outcome and results in higher mantle temperature and lower surface velocity. A power law relation was revealed between the strength of the temperature-dependence and the observed parameters, such as the velocity, surface mobility, heat flow, average temperature and viscosity. Two additional ‘mantle-like’ models were built up with extra strong temperature-dependent viscosity to imitate the flow in the Earth’s mantle. In model 1, in which the viscosity decreases seven orders of magnitude with the temperature increase, a highly viscous stagnant lid evolves along the cold surface which does not participate in the convection. The existence of the stagnant surface lid reduces the surface heat flow and generates a low viscosity asthenosphere beneath the lid with vigorous small-scale convection. In model 2, in which the viscosity decreases only six orders of magnitude with the temperature and the pressure-dependent viscosity is stronger, does not form a surface stagnant lid, highly viscous ‘slabs’ submerge to the CMB and effectively influence the hot upwelling plumes. Based on our numerical results it is necessary to implicate the yield stress into the simulations in order to obtain a highly viscous, ‘rigid’ surface lid, the lithosphere which can be broken up and subduct down to the mantle.


18. Kwiatek G. et al. Microseismicity induced during fluid-injection: A case study from the geothermal site at Gro? Schonebeck, North German Basin // Acta Geophys. 2010. Vol. 58, № 6. P. 995–1020.

The technical feasibility of geothermal power production in a low enthalpy environment will be investigated in the geothermal site at Gro? Schonebeck, North German Basin, where a borehole doublet was completed in 2007. In order to complete the Enhanced Geothermal System, three massive hydraulic stimulations were performed. A seismic network was deployed including a single 3-component downhole seismic sensor at only 500 m distance to the injection point. Injection rates reached up to 9 m3/min and the maximum injection well-head pressure was as high as ?60 MPa. A total of 80 very small (?1.8 < M W < ?1.0) induced seismic events were detected. The hypocenters were determined for 29 events. The events show a strong spatial and temporal clustering and a maximum seismicity rate of 22 events per day. Spectral parameters were estimated from the downhole seismometer and related to those from other types of induced seismicity. The majority of events occurred towards the end of stimulation phases indicating a similar behavior as observed at similar treatments in crystalline environments but in our case at a smaller level of seismic activity and at lower magnitudes.


19. Lashin A. A preliminary study on the potential of the geothermal resources around the Gulf of Suez, Egypt // Arab J Geosci. 2013. Vol. 6, № 8. P. 2807–2828.

The Gulf of Suez is characterized by the presence of many hot springs and deep thermal wells scattered around its coastal areas. So it is considered one of the promised geothermal areas in Egypt. In this study, the main emphasis is to investigate the geothermal potential around the Gulf of Suez using the available logging and geothermometer datasets. The temperature profiles and well logging data of some hot springs and deep wells around or within the coastal area of the Gulf of Suez are used in this study. The temperature profiles are analyzed and some important thermophysical properties are estimated (geothermal gradient, thermal conductivity, heat flow, and specific heat capacity). Such analysis revealed that a medium to high geothermal gradient (22.0–30°C/Km) is given for the Gulf of Suez as a whole, with some spots of much higher gradient in the order of 35.0–44°C/Km (Ras Fanar and Hammam Faraun areas). The compiled thermal plots show that the thick evaporites and rock salt lithology, which is a major constituent in this area, attain the highest thermal conductivity (>3.10 W/m/K) and heat flow (>90 mW/m2) and the lowest specific heat capacity (<0.30 J/kg/K). The available gamma ray and the natural gamma ray spectroscopy logs are used to conduct a radioactive-based heat generation study using the characteristic radioactive nature of some elements like; 238U, 235U, 232Th, and of the isotope of 40K. A good linearity is observed between the heat production (A in microwatt per cubic meter) and the gamma ray (API) along a wide range of datasets (0–150 API) in all wells. The heat production factor increases in the carbonate lithology (up to 3.20 ?W/m3) and is proportional to the shale volume. A geothermometer-based study is used to estimate the subsurface formation temperature and heat flow from the geochemical analysis of some water samples collected from the studied hot springs. The estimated thermal parameters are in harmony with the regional thermal regime concluded form logging data. A thermal basin growth study, in relation to the clay diagenesis is conducted concerning the thermal effects that take place with depth giving rise to another clay mineral (illite). Furthermore, a number of 2D thermal–burial history diagrams are constructed for the complied sections of some of the studied areas to show the vertical distribution of the estimated petrothermal properties. A reserve evaluation study is carried out to estimate the economic geothermal capacity of these hot springs to be used as alternative clean source for possible energy production (electricity) and other low-temperature purposes.


20. Lay T., Garnero E.J. Deep Mantle Seismic Modeling and Imaging // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2011. Vol. 39, № 1. P. 91–123.

Detailed seismic modeling and imaging of Earth's deep interior is providing key information about lower-mantle structures and processes, including heat flow across the core-mantle boundary, the configuration of mantle upwellings and downwellings, phase equilibria and transport properties of deep mantle materials, and mechanisms of core-mantle coupling. Multichannel seismic wave analysis methods that provide the highest-resolution deep mantle structural information include network waveform modeling and stacking, array processing, and 3D migrations of P- and S-wave seismograms. These methods detect and identify weak signals from structures that cannot be resolved by global seismic tomography. Some methods are adapted from oil exploration seismology, but all are constrained by the source and receiver distributions, long travel paths, and strong attenuation experienced by seismic waves that penetrate to the deep mantle. Large- and small-scale structures, with velocity variations ranging from a fraction of a percent to tens of percent, have been detected and are guiding geophysicists to new perspectives of thermochemical mantle convection and evolution.


21. Li L. et al. Three-Dimensional Modeling of Heat Flow Field for Hot Dry Rock Crannies // Procedia Engineering. 2011. Vol. 15. P. 4504–4510.

Owing to the shortage of traditional fossil energy, at present the use of geothermal energy has aroused people considerable attention. As a kind of clean and renewable geothermal resource, the hot dry rock will be widely applied. There is a large number of heat energy stored in hot dry rock. But the hot dry rock is usually located in deep-seated rocks of the earth. So it is rather difficult to utilize such deep resources directly. By means of working medium, heat energy could be delivered to ground and used properly. Usually, the heat exchange between medium and hot dry rock is achieved while the working medium flows through the rock crannies. The characteristic and structure of crannies in hot dry rock play a major role in heat transfer. It is very necessary to study characteristics of three-dimensional crannies and heat transfer effect of hot dry rack in order to reasonable development geothermal energy. The natural crannies in hot dry rock are quite narrow which cannot meet the needs of heat transport. The crannies used to heat exchange are usually produced by artificial explosion to obtain enough porosity. According to the distribution types of crannies after artificial explosion, The three-dimensional model of crannies is established, which is related to the identical porosity and variable porosities in different radius direction. In this paper, the hole with ideal shape is used to simulate crannies. The relationship among pressure, flux, velocity of working medium flowing through crannies and porosity are discussed based on fluid mechanics and heat transfer theory. The present study would have guiding significance in development and utilization of geothermal power.


22. Lin K.-P., Sheu R.-J., Jiang S.-H. Actinide inventory in Herndon’s georeactor operating throughout geologic time // Annals of Nuclear Energy. 2015. Vol. 77. P. 361–368.

Herndon proposed a nuclear fission reactor at the center of the Earth to explain changes in the geomagnetic field and the 3He/4He ratios observed from deep mantle sources. This study investigated the neutronic properties of the planetary-scale reactor by performing rigorous depletion simulations over geologic time by using a modified TRITON sequence in SCALE6. We also conducted analytical calculations of the rates of change of various actinides in the reactor core to identify the primary mechanisms involved in the nuclear system as a function of the operating time. The sound agreement between analytical and TRITON calculations on the predicted variations of the amounts of important actinides revealed that (1) the hypothetical nuclear georeactor is a fast-spectrum converter reactor burning only 235U; (2) the efficiency of fuel conversion approaches 0.9, and can be sustained for billions of years based on the cycle of 238U/239Pu/235U, rather than of 238U/239Pu or 232Th/233U; and (3) under appropriate conditions, the georeactor can operate at a constant power of 3TW for up to 6.5billionyears.


23. Ma S., Hirakawa E.T. Dynamic wedge failure reveals anomalous energy radiation of shallow subduction earthquakes // Earth and Planetary Science Letters. 2013. Vol. 375. P. 113–122.

Dynamically induced Coulomb failure in the overriding wedge significantly affects energy radiation of shallow subduction earthquakes. For a wedge on the verge of failure, extensive fluid-assisted coseismic failure due to updip rupture causes significant seafloor uplift above a shallow dipping basal fault. The large inelastic uplift, greatly enhanced by the presence of free surface, significantly dilates the fault behind the rupture front during the rupture propagation, which reduces the effective normal stress and sliding friction on the fault, and increases the dynamic stress drop and slip velocity. As a result, slip-velocity time histories in the shallow section of the fault tend to have a ‘snail-like’ shape, leading to depletion of high frequencies in the slip velocity field and the resultant source time function. We also show that the failure in the wedge acts as a large energy sink (while contributing to seismic moment), giving rise to distributed heat generation (i.e., small heat flow anomaly across the fault), low moment-scaled radiated energy, slow rupture velocity, and small directivity, which provides a unifying interpretation for nearly all anomalous observations documented for shallow subduction earthquakes.


24. McDermott R.G. et al. Thermochronometric and textural evidence for seismicity via asperity flash heating on exhumed hematite fault mirrors, Wasatch fault zone, UT, USA // Earth and Planetary Science Letters. 2017. Vol. 471. P. 85–93.

Exhumed faults record the temperatures produced by earthquakes. We show that transient elevated fault surface temperatures preserved in the rock record are quantifiable through microtextural analysis, fault-rock thermochronometry, and thermomechanical modeling. We apply this approach to a network of mirrored, minor, hematite-coated fault surfaces in the exhumed, seismogenic Wasatch fault zone, UT, USA. Polygonal and lobate hematite crystal morphologies, coupled with hematite (U–Th)/He data patterns from these surfaces and host rock apatite (U–Th)/He data, are best explained by friction-generated heat at slip interface geometric asperities. These observations inform thermomechanical simulations of flash heating at frictional contacts and resulting fractional He loss over generated fault surface time–temperature histories. Temperatures of >?700–1200?°C, depending on asperity size, are sufficient to induce 85–100% He loss from hematite within 200 ?m of the fault surface. Spatially-isolated, high-temperature microtextures imply spatially-variable heat generation and decay. Our results reveal that flash heating of asperities and associated frictional weakening likely promote small earthquakes (Mw??3 to 3) on Wasatch hematite fault mirrors. We suggest that similar thermal processes and resultant dynamic weakening may facilitate larger earthquakes.


25. Mimouni J. The Promises of Geoneutrinos // J. Phys.: Conf. Ser. 2015. Vol. 593, № 1. P. 12003.

Neutrinos have been studied ever since they were predicted by Pauli with ever increasing vigor. The recent flurry of studies on neutrinos from the Earth is coming from its first detection in 2003 at Kamiokande which has already set some non trivial limits on the radiogenic heat flux. Geoneutrino detection in future experiments hold the promises of both improving our knowledge of neutrino's properties as well as of the geophysics of the Earth. It may even settle definitively the controversial issue of whether or not there could be a georeactor at the centre of our planet


26. Peiffer L. et al. Fluid geochemistry and soil gas fluxes (CO2–CH4–H2S) at a promissory Hot Dry Rock Geothermal System: The Acoculco caldera, Mexico // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2014. Vol. 284. P. 122–137.

The Acoculco caldera has been recognized by the Mexican Federal Electricity Company (CFE) as a Hot Dry Rock Geothermal System (HDR) and could be a potential candidate for developing an Enhanced Geothermal System (EGS). Apart from hydrothermally altered rocks, geothermal manifestations within the Acoculco caldera are scarce. Close to ambient temperature bubbling springs and soil degassing are reported inside the caldera while a few springs discharge warm water on the periphery of the caldera. In this study, we infer the origin of fluids and we characterize for the first time the soil degassing dynamic. Chemical and isotopic (?18O–?D) analyses of spring waters indicate a meteoric origin and the dissolution of CO2 and H2S gases, while gas chemical and isotopic compositions (N2/He, 3He/4He, 13C, 15N) reveal a magmatic contribution with both MORB- and arc-type signatures which could be explained by an extension regime created by local and regional fault systems. Gas geothermometry results are in agreement with temperature measured during well drilling (260°C–300°C). Absence of well-developed water reservoir at depth impedes re-equilibration of gases upon surface. A multi-gas flux survey including CO2, CH4 and H2S measurements was performed within the caldera. Using the graphical statistical analysis (GSA) approach, CO2 flux measurements were classified in two populations. Population A, representing 95% of measured fluxes is characterized by low values (mean: 18gm?2day?1) while the remaining 5% fluxes belonging to Population B are much higher (mean: 5543gm?2day?1). This low degassing rate probably reflects the low permeability of the system, a consequence of the intense hydrothermal alteration observed in the upper 800m of volcanic rocks. An attempt to interpret the origin and transport mechanism of these fluxes is proposed by means of flux ratios as well as by numerical modeling. Measurements with CO2/CH4 and CO2/H2S flux ratios similar to mass ratios of sampled gases were considered as reflecting advective transport. A numerical model of CO2 migration in the subsoil system under fully water and gas saturated conditions was performed using the TOUGH2 code in order to reproduce semi-quantitatively field measurements. The main results show that high flux values produced by advective geothermal degassing can be very localized and that low and heterogeneous permeability conditions can induce low advective CO2 flux values. Therefore, in this case the populations discriminated by the GSA method should not be interpreted in terms of origin and/or transport mechanism but rather in terms of permeability conditions.


27. Rybar P. Geothermal energy sources and possibilities of their exploitation // Acta. Montan. Slovaca. 2007. Vol. 12. P. 31–41.

The geothermal energy is everywhere beneath the surface of the earth. The earth's interior is enormous thermal reservoir of energy, which can be utilized if favorable geological conditions exist. The electricity generation in 1942 at Larderello was a commercial success. The installed geothermoelectric capacity had reached 127 650 kW(e). Several countries were soon to follow the example set by Italy. In 1919, first geothermal wells were drilled at Beppu in Japan, followed in 1921 by wells drilled at The Geysers, California, USA. In 1958 a small geothermal power plant began operating in New Zealand; in 1959 another one in Mexico, in 1960 in the USA, followed by many other countries in the years to come. The heat source can be either a very high temperature (> 600 degrees C) magmatic intrusion reaching relatively shallow depths (5-10 km) or, as in certain low-temperature systems at the Earth's normal temperature, which increases with depth. The reservoir is a volume of hot permeable rocks from which circulating fluids extract the heat. The reservoir is generally overlain by a cover of impermeable rocks and connected to a superficial recharge area through which the meteoric waters can replace or partly replace the fluids that escape from the reservoir through springs or are extracted by boreholes. The geothermal fluid is water, in majority of cases the meteoric water, in the liquid or vapour phase, depending on its temperature and pressure. This water often carries chemicals and gases such as CO2, H2S, etc. Another source of underground heat is so called the hot dry rock. The mater is to extract heat by creating a subsurface fracture system to which water can be added through injection wells. A creation of enhanced, or engineered, geothermal system requires improving the natural permeability of rock. Rocks are permeable due to minute fractures and pore spaces between mineral grains. The injected water is heated by a contact with the rock and returns to the surface through production wells, as in naturally occurring hydrothermal systems. The system improves the economics of resources without adequate water and/or permeability. In article are presented the recent circumstances from the point of view of knowledge and used technologies of extraction of geothermal energy.


28. Sarkar R.K., Saha D.K., Singh R. A note on the lithospheric thickness of the Kumaun-Garhwal Himalaya from change in viscosity at the lithosphere-asthenosphere boundary // Boll. Geofis. Teor. Appl. 2009. Vol. 50, № 3. P. 227–233.

The Himalaya with a strike length exceeding 2500 km is believed to have resulted from the collision of the Indian plate with the Eurasian plate during the Eocene to Miocene times. Based on the mean surface heat flow density and radioactive heat generation values of 68 MW / m(2) and 2.7 mu W/ m(3) respectively, a part of the Kumaun-Garhwal Himalaya (Lat: 29 degrees-31 degrees N; Long: 79 degrees- 81 degrees E) is found to have a lithospheric thickness of about 123 km, as estimated by the depth, at which the high surface value of the viscosity dropped to about 10(21) poise (10(20) kg/m/sec) corresponding to the viscosity-depth curve. The intersection of the mantle melting (solidus) curve with the geotherm of the Kumaun-Garhwal Himalaya at a depth of about 123 km, also provided the lithospheric thickness in respect of the Kumaun-Garhwal Himalaya.


29. Sbrana A. et al. The Integration of 3D Modeling and Simulation to Determine the Energy Potential of Low-Temperature Geothermal Systems in the Pisa (Italy) Sedimentary Plain // Energies. 2018. Vol. 11, № 6. P. 1591.

Shallow, low-temperature geothermal resources can significantly reduce the environmental impact of heating and cooling. Based on a replicable standard workflow for three-dimensional (3D) geothermal modeling, an approach to the assessment of geothermal energy potential is proposed and applied to the young sedimentary basin of Pisa (north Tuscany, Italy), starting from the development of a geothermal geodatabase, with collated geological, stratigraphic, hydrogeological, geophysical and thermal data. The contents of the spatial database are integrated and processed using software for geological and geothermal modeling. The models are calibrated using borehole data. Model outputs are visualized as three-dimensional reconstructions of the subsoil units, their volumes and depths, the hydrogeological framework, and the distribution of subsoil temperatures and geothermal properties. The resulting deep knowledge of subsoil geology would facilitate the deployment of geothermal heat pump technology, site selection for well doublets (for open-loop systems), or vertical heat exchangers (for closed-loop systems). The reconstructed geological-hydrogeological models and the geothermal numerical simulations performed help to define the limits of sustainable utilization of an area's geothermal potential.


30. U12332
Svoren’ Y., Naumko I. Bowels of the Earth: Natural physicochemical reactor // Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. Vol. 73, № 13. P. A1299–A1299.


31. Teklay M. et al. Geochemical characteristics and Sr–Nd–Hf isotope compositions of mantle xenoliths and host basalts from Assab, Eritrea: implications for the composition and thermal structure of the lithosphere beneath the Afar Depression // Contrib Mineral Petrol. 2010. Vol. 159, № 5. P. 731–751.

The Afar Depression offers a rare opportunity to study the geodynamic evolution of a rift system from continental rifting to sea floor spreading. This study presents geochemical data for crustal and mantle xenoliths and their alkaline host basalts from the region. The basalts have enriched REE patterns, OIB-like trace element characteristics, and a limited range in isotopic composition (87Sr/86Sr = 0.70336–0.70356, ? Nd = +6.6 to +7.0, and ? Hf = +10.0 to +10.7). In terms of trace elements and Sr–Nd isotopes, they are similar to basalts from the Hanish and Zubair islands in the southern Red Sea and are thus interpreted to be melts from the Afar mantle. The gabbroic crustal xenoliths vary widely in isotope composition (87Sr/86Sr = 0.70437–0.70791, ? Nd = ?8.1 to +2.5, and ? Hf = ?10.5 to +4.9), and their trace element characteristics match those of Neoproterozoic rocks from the Arabian–Nubian Shield and modern arc rocks, suggesting that the lower crust beneath the Afar Depression contains Neoproterozoic mafic igneous rocks. Ultramafic mantle xenoliths from Assab contain primary assemblages of fresh ol + opx + cpx + sp ± pl, with no alteration or hydrous minerals. They equilibrated at 870–1,040°C and follow a steep geothermal gradient consistent with the tectonic environment of the Afar Depression. The systematic variations in major and trace elements among the Assab mantle xenoliths together with their isotopic compositions suggest that these rocks are not mantle residues but rather series of layered cumulate sills that crystallized from a relatively enriched picritic melt related to the Afar plume that was emplaced before the eruption of the host basalts.


32. Yoshida M. Dynamics of three-layer convection in a two-dimensional spherical domain with a growing innermost layer: Implications for whole solid-earth dynamics // Physics of Fluids. 2018. Vol. 30, № 9. P. 96601.

I have performed numerical simulations of thermal convection with a highly viscous outermost layer (HVL), low-viscosity middle layer (LVL), and highly viscous innermost layer (IML) growing with time in a 2-D spherical domain. The results show that the average temperature of the LVL significantly decreases and the root-mean-square velocity of the LVL fluctuates significantly when the IML grows with time, compared to the model without the growing IML. This result suggests that the formation of the IML cools the LVL effectively. However, the existence of the growing IML barely affects the magnitude and spatial pattern of the heat flow at the HVL–LVL interface and the convection pattern of the HVL. In addition, the growing IML lengthens the lateral scale of the LVL convection owing to the basal heating from the LVL–IML interface. The present numerical results imply that the growing inner core, which corresponds to the IML in this model, throughout the Earth’s history may barely affect the convection pattern of the mantle (HVL) and the heat flow escaping from the outer core (i.e., LVL) to the mantle via the core–mantle boundary (i.e., the HVL–LVL interface). A previous geodynamo simulation suggested that the lateral thermal heterogeneity of the temperature just under the core–mantle boundary strengthens the geomagnetic field in the outer core. The present numerical results may suggest that the growing inner core throughout the Earth’s history facilitates the strong lateral thermal heterogeneity and strengthens the geomagnetic field.


33. Zhao Z. et al. The continental extension discrepancy and anomalous subsidence pattern in the western Qiongdongnan Basin, South China Sea // Earth and Planetary Science Letters. 2018. Vol. 501. P. 180–191.

Passive margins are first-order tectonic features on earth, formed by polyphase extension and breakup of continental lithosphere. It is accepted that mildly extended basins in the proximal margin form largely by uniform continental thinning, but the continental extension in deepwater is much debated. Here we choose a line from the western Qiongdongnan Basin in the magma-poor South China Sea margin to further explore the style of continental extension and the corresponding subsidence patterns, where high resolution seismic and heat flow data are available. Structural analysis reveals that the basin architecture is extremely asymmetric and mainly controlled by the SE directed normal faults, soling into a low-angle detachment fault. However, fault timings nicely show that the faults form through polyphase rifting and from inside outwards, and do not follow a simple sequential faulting like the West Iberia margin, where the upper and lower crustal deformation are strongly coupled. Perhaps the fault order here reflects a much weaker and decoupled lower crust. Then we divide the basin into five zones and calculate the average fault derived extension factors. Moreover, the whole crustal extension factors are also estimated after assessing the initial crustal thickness on basis of the backstripped subsidence. And the lithospheric extension factors are numerically modeled using a coupled lithosphere and basin scale model constrained by the heat flow and sedimentation data. Results show that along the profile, the overall lithospheric extension is much less than that of the whole crust, and only at the south end of the profile does lithospheric extension exceeds the whole crust, showing lithospheric depth-dependent thinning. The whole crustal extension is roughly equal to the faults derived extension in the northern part, displaying no extension discrepancy. In the middle part, the whole crustal extension is less than the faults derived extension, denoting inverse extension discrepancy. While the whole crustal extension is in far excess of the faults derived extension in the southern part, showing obvious positive extension discrepancy. We infer that the inverse and positive discrepancy of crustal extension was likely to be caused by landward directed lower crustal flow, driven by the horizontal pressure arising from the combination of the differential extension in the faulted upper crust, in the mantle lithosphere, and the differential sedimentation during the syn-rift period.


34. S13759
Ziying L.I. et al. The Discovery of Natural Native Uranium and Its Significance // Acta Geologica Sinica - English Edition. 2015. Vol. 89, № 5. P. 1561–1567.

This study analyzed the composition and uranium valence of pitchblendes sampled from the hydrothermal Guidong and Zhuguang uranium deposits of the middle Nanling metallogenic belt, Southern China using X?ray photoelectron spectroscopy (XPS). A revolutionary discovery is that the uranium not only exists in the forms of tetravalent and hexavalent uranium oxides, but also occurs in the form of native uranium. This is the first discovery of the existence of native uranium in nature. It greatly helps to reveal the origin of hydrothermal mineralization of uranium, and also has great significance for studying the thermal energy, formation and evolution of the earth.


35. Абдусаматов Х.И., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Единое описание процессов колебаний температуры, энергетического баланса и криосферы Земли под действием вариаций солнечной постоянной с использованием электротепловой аналогии // Вестник Международной академии холода. 2016. № 1. С. 73–76.

Представлена математическая модель, описывающая в едином уравнении процессы колебаний под действием двухвековых периодических вариаций солнечной постоянной планетарной температуры и отдаваемого Землей в космическое пространство удельного потока собственного теплового излучения. Рассмотрена тепловая цепь, в которой аналогом электрического тока является излучаемый Землей собственный удельный тепловой поток, а аналогом электрического напряжения является температурный напор или приращения планетарной температуры. Из решения уравнения определена зависимость от времени периодических нарушений равновесного теплового состояния Земли. Полученные данные могут позволить оценить изменения массы криосферы, то есть массы ледового и снежного покрова земной поверхности. Определена в аналитическом виде связь между временными задержками относительно вариаций солнечной постоянной соответствующих колебаний планетарной температуры и колебаний разностей поглощаемых и излучаемых Землей удельных тепловых потоков. Снижение планетарной температуры наиболее значимо в гипотетическом случае нулевой глубины активного слоя Мирового океана, что по физическому смыслу соответствует поверхностному слою земной поверхности. Поэтому максимальное похолодание и прирост криосферы будет осуществляться на поверхности суши. Отклонение теплового баланса Земли от равновесного состояния, наоборот, растет с увеличением глубины активного слоя океана, что обусловлено накоплением тепловой энергии в его активном приповерхностном слое. Модули амплитуд отклонений планетарной температуры от равновесного состояния на двухвековом пике и спаде солнечной постоянной снижаются от 0,18 К до 0,13 К при увеличении глубины активного слоя океана от нуля до 700 м. Амплитуда удельной мощности, определяющей избыток или дефицит поглощаемой солнечной энергии растет от нуля при нулевой глубине активного слоя до 0,4 Вт/м2 при глубине активного слоя 700 м.


36. 002468
Аксёнов В.В. Математическое моделирование предвестников землетрясений, возникающих в физических полях // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2016. № 3. С. 36–44.

Исследована одна из возможных связей напряжений в очаге землетрясений с физическими полями, отраженными в уравнениях теплоэлектромагнитоупругости, записанных в упругих параметрах Работнова-Ломакина и измеряемых на Земле, с целью поиска в них предвестников землетрясений. Статья имеет теоретическую направленность. Ее основная цель исследовать физико-математические возможности в деле поиска краткосрочных предвестников землетрясений, вероятно, содержащихся в измеряемых на Земле физических полях: сейсмическом, тепловом, электромагнитном, гравитационном.


37. 036337
Антипин А.Н. Модель трёхмерного распределения температуры при аккумуляции Земли с учётом адиабатического сжатия и случайного распределения падающих тел // Мониторинг. Наука и технологии. 2015. № 4 (25). С. 16–20.

На основе математической модели аккумуляции планет земной группы, описывающей скорость роста планеты, температуру на её поверхности и распределение температуры в теле увеличивающегося радиуса, получено решение задачи трёхмерного распределения температуры во внутренних областях Земли, с учетом возможности появления расплава без явного выделения положения границ фазового переходаи конвективного теплопереноса в расплаве. Учитывается перенос тепла за счёт адиабатического сжатия и случайного распределения тепловых неоднородностей на поверхности растущей Земли. Краевая задача распределения температуры решалась методом конечных разностей с использованием схемы расщепления. Полученное трёхмерное распределение температуры во внутренних областях Земли может служить точным вариантом начальных условий для динамической задачи о геологической эволюции Земли. На основе математической модели аккумуляции планет земной группы, описывающей скорость роста планеты, температуру на её поверхности и распределение температуры в теле увеличивающегося радиуса, получено решение задачи трёхмерного распределения температуры во внутренних областях Земли, с учетом возможности появления расплава без явного выделения положения границ фазового переходаи конвективного теплопереноса в расплаве. Учитывается перенос тепла за счёт адиабатического сжатия и случайного распределения тепловых неоднородностей на поверхности растущей Земли. Краевая задача распределения температуры решалась методом конечных разностей с использованием схемы расщепления. Полученное трёхмерное распределение температуры во внутренних областях Земли может служить точным вариантом начальных условий для динамической задачи о геологической эволюции Земли.


38. 001573
Анфилогов В.Н. Затвердевание ядра Земли - главный источник энергии при формировании провинций траппов и платобазальтов // Доклады Академии Наук. 2017. Т. 474. № 3. С. 327–330.

Обнаружение в жидком ядре на границе с твёрдым ядром слоя повышенной плотности даёт основание предполагать, что затвердевание твёрдого ядра происходит с увеличением его суммарного объёма и сопровождается повышением внутреннего давления в ядре. Это позволяет предложить трансляционный механизм передачи энергии от ядра к поверхности Земли. Предполагается, что восстановление литостатического равновесия происходит путём приподнимания колонны мантийного вещества, подъёма в результате упругой деформации мантии границы переходного слоя на глубине 420 км и формирования поднятия на поверхности.


39. Анфилогов В.Н. Тепловая эволюция Земли // Металлогения древних и современных океанов. 2017. № 23. С. 5–10.

Тепловая эволюция Земли. Анфилогов В. Н. // Металлогения древних и современных океанов-2017. Дифференциация и причины разнообразия рудных месторождений. Миасс: ИМин УрО РАН, 2017.Показано, что в тепловой эволюции Земли четко прослеживаются три этапа: 1) накопление тепловой энергии в процессе гетерогенной аккумуляции Земли; 2) выделение тепловой энергии в процессе кристаллизации приповерхностного слоя расплава мощностью около 400 км и 3) выделение тепловой энергии в процессе затвердевания твердого ядра Земли. Механизм передачи энергии, выделяющейся при затвердевании ядра, к поверхности рассмотрен на примере формирования трапповых формаций.Илл. 1. Библ. 8.


40. 039284
Борисов Ю.А. Гравитация как источник внутреннего тепла планет // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 3–3. С. 319–322.

Дается анализ и доказательства того, что поглощенная энергия гравитационного поля является одним из главных факторов повышения температуры в недрах планет. Приводится расчет интенсивности излучения гравитационного поля гравитационным осциллятором. Выполнена оценка частоты его излучения, значение которой составляет 1029 Гц, и находится в неплохом соответствии с частотой гравитационного поля, определенного ранее на основе представления о дифракции гравитационных волн Солнца.


41. Вобликов Б.Г., Стерленко З.В., Туманова Е.Ю. Термобарические условия недр Восточного Предкавказья // Вестник Северо-Кавказского Государственного Технического Университета. 2009. № 4. С. 17–18.

Приводятся температуры и давление недр по геофлюидодинамическим комплексам и зонам Восточного Предкавказья.


42. 036337
Гаирбеков Х.А. Особенности распределения температур в недрах Восточного Кавказа // Мониторинг. Наука и технологии. 2010. № 2 (3). С. 52–60.

Впервые приводятся оценки распределения температур до глубины 74 км в недрах Восточного Кавказа, по данным глубинного сейсмического зондирования, и на горизонтальных сечениях мантии Кавказа до глубин 250 км.


43. 001200
Голованова И.В., Сальманова Р.Ю. Методика расчета глубинных температур с учетом исправленных на влияние палеоклимата значений теплового потока // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 9. С. 1426–1435.

Представлены новые результаты изучения искажающего влияния палеоклимата на формирование теплового поля в верхней части земной коры на Южном Урале. Обсуждаются некоторые следствия учета влияния палеоклимата на оценки глубинного теплового потока и возможности применения полученных результатов. Рассматривается зависимость плотности теплового потока от исследованной глубины скважин, оцениваются потери глубинного тепла и глубинные температуры. Предложена новая методика расчета глубинных температур с учетом исправленных на влияние палеоклимата значений теплового потока. Описанная методика протестирована на имеющихся качественных данных по глубоким скважинам, в которых выполнены измерения температуры. С использованием предложенной методики выполнена оценка глубинных температур до отметки -10000 м на платформенной части Республики Башкортостан. Составлены схемы изотерм на отметках -5000, -10000 м. Обоснована необходимость использования именно исправленных на влияние палеоклимата значений теплового потока для оценки термического состояния Земли. На конкретных примерах показано, что заниженные значения измеренного теплового потока, полученные по измерениям в неглубоких скважинах, могут стать причиной недооценки прогнозных температур на больших глубинах или глобальных потерь тепла.


44. 001573
Евсеев М.Н., Трубицын В.П. Модель общемантийной конвекции с образованием долгоживущего изолированного резервуара, питающего Срединно-Океанический хребет // Доклады Академии Наук. 2017. Т. 476. № 2. С. 205–208.

В работе приведены результаты численного моделирования конвекции в мантии, воспроизводящие принципиальные структуры её глобального строения и конвективных течений. В частности, показано, как при общемантийной конвекции погружающаяся плита наводит долгоживущие циркуляционные течения, питающие срединно-океанический хребет.


45. 03324X
Ерофеев Л.Я. Определение поправки за палеоклиматический фактор для коррекции результатов геотермических исследований // Геофизика. 2010. № 5. С. 48–52.

На примере рассмотрена методика количественной оценки температурного влияния последнего ледникового цикла на современное тепловое поле Земли. Выполнено численное решение одномерного уравнения теплопроводности для случая циклического промерзания-оттаивания толщи водонасыщенных осадочных пород с переменными по глубине теплофизическими параметрами и с последующим вычислением искажения вертикального температурного градиента, обусловленного воздействием палеоклиматического температурного режима на кондуктивный тепловой поток Земли.


46. Каримова Л.К. Построение объемных моделей теплового поля с использованием вейвлет-преобразования при дистанционном тепловизионном зондировании Земли из космоса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 17–24.

В статье рассматривается использование вейвлет-анализа при дистанционном тепловизионном зондировании. Проведено выделение локальных источников тепла в температурном поле с использованием вейвлет-преобразования. Рассмотрено применение вейвлет-анализа при обработке космических тепловизионных снимков Скоропадовского поднятия.


47. 002294
Коптев А.И., Ершов А.В. Роль гравитационного потенциала литосферы в формировании глобального поля напряжений // Физика Земли. 2010. № 12. С. 66–81.

Произведен расчет глобального поля напряжений в литосфере Земли, возникающего в результате действия сил, вызванных разностью гравитационного потенциала. Предложен оригинальный алгоритм и разработан действующий программный код “Earth Stresses”. При расчетах учитывались данные по топографии, мощности и плотности земной коры и верхней мантии, гравитационные аномалии, тепловой режим в литосфере. Сравнение результатов расчета с наблюденными данными позволяет сделать вывод о том, что действия только сил разности гравитационного потенциала достаточно для того, чтобы объяснить особенности первого порядка поля напряжений в литосфере Земли.


48. 002203
Котляков В.М. и др. Десять лет после Кармадонской катастрофы в Северной Осетии - о причинах события и процессах восстановления ледника // Известия Российской Академии Наук. Серия Географическая. 2014. № 3. С. 51–65.

На основе разносторонних исследований и расчетных данных, полученных за десять лет, прошедших после грандиозной Кармадонской катастрофы, показано, что событие имело не только гляциальную природу, как предполагалось ранее. Основной его причиной стала активизация тектонических и вулканогенных процессов в районе массива Казбек. Повышение температур и давления газов в недрах под ледником Колка вызвало накопление предельных напряжений, разрядка которых привела к выбросу ледника из своего ложа и образованию гигантского ледово-водно-каменного потока.


49. 047172
Магомедов Р.А. Природа глубинных разломов в земной коре и их роль в сейсмическом режиме // Вестник Российского Университета Дружбы Народов. Серия: Инженерные исследования. 2013. № 4. С. 59–68.

На основе анализа материалов отечественных и зарубежных исследований объясняется происхождение глубинных разломов в земной коре, их пространственное расположение. Показано, что основным источником энергии их существования и развития, особенностей сейсмического режима являются тепловой режим земных недр, форма и пространственное положение неоднородностей в теле Земли и ее ротационно-пульсационный режим.


50. 045270
Петров Ю.П., Горожанцев А.В. Физическая модель температуры недр Земли // Вестник Пермского Университета. Геология. 2018. Т. 17. № 2. С. 140–144.

Показано, что источником тепла недр Земли является увеличение плотности с глубиной, вызывающее деформацию атомов, которая приводит к росту их кинетической энергии. Кинетическая энергия атомов определяет их тепловое движение. Физическим параметром, характеризующим тепловое движение, является температура. С учетом в принятой модели химического состава и фазового состояния вещества получена зависимость температуры с глубиной, позволяющая предполагать резкое изменение температуры на границе жидкое ядро-твердое ядро. Сделано предположение о физических причинах возникновения вулканов по границам литосферных плит. Показано, что источником тепла недр Земли является увеличение плотности с глубиной, вызывающее деформацию атомов, которая приводит к росту их кинетической энергии. Кинетическая энергия атомов определяет их тепловое движение. Физическим параметром, характеризующим тепловое движение, является температура. С учетом в принятой модели химического состава и фазового состояния вещества получена зависимость температуры с глубиной, позволяющая предполагать резкое изменение температуры на границе жидкое ядро-твердое ядро. Сделано предположение о физических причинах возникновения вулканов по границам литосферных плит.


51. Ружич В.В., Кочарян Г.Г., Левина Е.А. Оценка геодинамического влияния зон коллизии и субдукции на сейсмотектонический режим Байкальского рифта // Geodynamics & Tectonophysics. 2016. Т. 7. № 3. С. 383–406.

В кратком обзоре рассмотрена эволюция представлений специалистов, занимавшихся изучением причин и механизмов возникновения Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) в центральной части Евразийской плиты, с 70-х годов прошлого столетия. С позиций эволюции этих представлений обсуждаются параметры современного сейсмогеодинамического воздействия на сейсмотектонический режим в пределах Байкальского рифта со стороны зон Западно-Тихоокеанской субдукции и Индо-Евразийской коллизии с целью оценить их вклад в современную геодинамику рифтогенных процессов в Прибайкалье. Проведены расчеты, основанные на анализе сейсмомиграционных процессов и распределения удельной плотности выделившейся сейсмической энергии в пределах двух выбранных профилей между БРЗ и областями коллизии и субдукции. С применением разработанного статистического метода пространственно-временных диаграмм охарактеризованы скорости сейсмомиграции и представлены уравнения спадания удельной плотности сейсмической энергии, выделившейся в литосфере при удалении от межплитных границ к Байкальскому рифту. Показано, что современное геодинамическое влияние на сейсмотектонический режим БРЗ со стороны Индо-Евразийской зоны коллизии в виде умеренного горизонтального сжатия литосферы распространяется преимущественно на юго-западный и отчасти на центральный район БРЗ. Удельная плотность сейсмической энергии на промежуточной территории по этому профилю составляет порядка 1.72х1010 Дж/км2. Геодинамическое влияние на сейсмичность БРЗ со стороны зоны субдукции от Нанкайского желоба имеет существенно меньшее значение плотности высвобожденной сейсмической энергии - 1.02х1010 Дж/км2. В литосфере северо-восточного фланга БРЗ ослабленное геодинамическое влияние ощутимо проявляется преимущественно в откликах на сильные сейсмические события и в виде механизмов очагов землетрясений с выраженной сдвиговой компонентой в районах Чарской и Токкинской впадин, возникших в пределах Алданского щита Сибирской платформы. Обсуждается возможный механизм распространения геодинамического влияния на БРЗ со стороны областей межплитного контактного взаимодействия. Высказано мнение о том, что механизм прерывистого распространения геодинамического влияния в литосферных плитах обусловлен движением фронтов замедленных волновых деформаций, фиксируемых на диаграммах в виде миграций кластеров сейсмической активности. Дальнодействие распространения медленных волн реализуется через триггерные инициации существующих в литосфере активных разрывных нарушений. Последние при взаимодействии с медленными волновыми деформациями могут проявляться как возбужденные источники диссипации сейсмических колебаний вследствие спонтанного высвобождения накопленной энергии недр. Проявлением данного механизма эндогенной энергетической подпитки может быть объяснен наблюдаемый эффект распространения ощутимых замедленных упруго-пластических деформаций на расстояния во многие тысячи километров. При появлении новых материалов о более древнем возрасте зарождения ранних элементов БРЗ, а также с учетом уменьшения тектонической энергии при удалении от межплитных границ высказанная ранее гипотеза о родоначальной роли Индо-Евразийской коллизии в формировании БРЗ не находит подтверждения. Ощутимое сейсмотектоническое влияние на сейсмический режим БРЗ может эпизодически проявляться после масштабной сейсмической активизации в областях коллизии и субдукции. Данное явление возможно использовать в качестве одного из критериев в среднесрочном прогнозе землетрясений с учетом запаздывания отклика. Исходя из короткопериодной цикличности, наблюдаемой в сейсмическом режиме БРЗ и за ее пределами, а также и в сейсмомиграционных процессах, формулируется вывод о вероятном модулирующем влиянии космогенных факторов на сейсмотектонические процессы межплитного взаимодействия и сейсмомиграционные явления. К числу внеземных факторов относятся короткопериодные вариации в режимах ротационного и орбитального вращения Земли, а также ее гравитационного взаимодействия с Солнцем и Луной. Подобн


52. Русов В.Д., Тарасов В.А., Чернеженк С.А. Режимы с обострением в уран-плутониевой делящейся среде технических ядерных реакторов и геореактора // Вопросы атомной науки и техники. 2011. №2. С.123-131

C открытием геореактора, существующего в виде волны медленного ядерного горения в уран-плутониевой делящейся среде на границе жидких и твёрдых фаз Земного ядра, становится крайне актуальным исследова-ние его кинетики. Для уран-плутониевой делящейся среды получены расчетные зависимости плотности теплового источника от температуры делящейся среды при различных концентрациях плутония. Получены решения уравнения теплопереноса для параметров технических реакторов и геореактора уран-плутониевой делящейся среды, подтверждающие возможность реализации режимов с обострением. Показано, что в уран-плутониевой делящейся среде геореактора реализуется LS-режим, при котором за время порядка 5…10 с достигаются локальные температуры, достаточные для протекания реакций термоядерного синтеза.


53. Садыкова Я.В. Геотермический режим недр южных районов Обь-Иртышского междуречья // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2013. Т. 2. № 1. С. 58–63.

В статье рассмотрены особенности геотермического режима недр южных районов Обь-Иртышского междуречья. Проанализированы существующие замеры пластовых температур, по ним рассчитаны геотермические градиенты и ступени. Приведены данные по тепловым потокам. Более детально оценено тепловое поле верхнеюрского гидрогеологического комплекса. Прослежено изменение пластовых температур, как в разрезе, так и по латерали.


54. Сергеев В.Н. Внутреннее тепло Земли и геонейтрино // Динамические процессы в геосферах. 2014. № 6. С. 162–167.

Представлены современные данные по глобальному тепловому потоку из недр и внутренним источникам энергии Земли. на основании последних опубликован-ных данных по регистрации геонейтрино детекторами KamLAND и BOREXINO сделан вывод о нереалистичности моделей состава BSE (Bulk Silicate Earth) с содер-жанием радиогенных элементов, производящим наибольшее количество тепла. от-мечена возможность существования в земных недрах гипотетического геореактора.


55. 002294
Спичак В.В., Захарова О.К. Оценка температуры в недрах Земли по измерениям электромагнитного поля на ее поверхности // Физика Земли. 2008. № 6. С. 68–73.

Проведены исследования, направленные на оценку возможности осуществления бесконтактного дистанционного определения температуры в недрах Земли по магнитотеллурическим (МТ) данным, измеренным на ее поверхности. На основе нейросетевого анализа МТ и температурных данных, измеренных на Бишкекском геодинамическом полигоне в северном Тянь-Шане, обоснована принципиальная возможность осуществления бесконтактного электромагнитного геотермометра. Разработана оптимальная методика проведения измерений МТ данных и учета имеющихся термограмм, позволяющая снизить ошибки дистанционной оценки температуры до минимального уровня. Показано, что использование для калибровки электромагнитных данных 6-8 термограмм дает 12%-ую относительную ошибку прогноза, а наличие априорной геологической информации о регионе исследований позволяет ее уменьшить. Определены области практического применения бесконтактного электромагнитного геотермометра.


56. 002294
Старченко С.В. Ориентационная, кинетическая и магнитная энергия геодинамо, инверсии и асимметрии // Физика Земли. 2015. № 4. С. 111-118.

Для жидкого ядра Земли выведены, упрощены и проанализированы интегральные законы эволюции кинетической, магнитной и ориентационной энергии, которые выполняются и в недрах других планет Земной группы. Эти законы грубо приближены системой обыкновенных дифференциальных уравнений при заданной энергетической мощности конвекции. Оценены характерные скорости, магнитные поля, периоды и масштабы в зависимости от мощности конвекции при состоянии вне и вблизи инверсии или экскурса. При принятых упрощениях для осуществления относительно кратковременной инверсии или экскурса эта мощность должна быть близка к некоторой выделенной величине, а при существенном отклонении энергетики конвекции от этой величины состояние будет долговременно устойчивым. При этом есть два типа устойчивых состояний: “однонаправленное” состояние с магнитным полем, направленным преимущественно вдоль скорости, и обратное ему “разнонаправленное” состояние. Эти состояния не симметричны относительно друг друга, т.к. при прочих равных условиях энергетическая поддержка конвекции и средняя величина магнитного поля типично больше в разнонаправленном состоянии, чем в однонаправленном состоянии. Суммарная же длительность однонаправленных состояний, несколько меньше длительности разнонаправленных состояний, когда мощность конвекции растет со временем, а при долговременном уменьшении мощности ? наоборот. Подобная асимметрия в длительности устойчивых состояний подтверждается палеомагнитными данными о шкале инверсий. При этом средний период между инверсиями может определяться турбулентной, тепловой, электромагнитной и вязко-композиционной диффузией. Преобладающий тип диффузии, во многих случаях, может быть выявлен из зависимости частоты инверсий от интенсивности магнитного поля по палеомагнитным данным. Доступные данные грубо свидетельствуют о преобладании здесь тепловых процессов.


57. 002294
Старченко С.В. Энергетические параметры геодинамо совместимые с аналитическими, численными, палеомагнитными моделями и наблюдениями // Физика Земли. 2017. № 6. С. 110–124.

Гидромагнитное динамо возможно лишь при достаточно мощной конвекции. В ядре Земли это, вероятно, нетепловая конвекция с огромным превышением над ее критическим уровнем при молекулярных коэффициентах переноса. Для средних же или крупномасштабных полей критический энергетический уровень, обусловленный турбулентными коэффициентами переноса, по-видимому, не на много ниже реализующегося уровня. Этим можно обосновать как 22-х летний успех упрощенных численных моделей подобных геодинамо, так и обобщающие их энергетические законы масштабирования для гидромагнитных полей. Также представлен обзор энергетически обусловленных аналитические и наблюдательных оценок вихревых полей, гидромагнитных размеров и скорости в ядре. Эти типичные величины частично по-новому увязываются с наблюдаемыми и более древними магнитными вариациями. Дается упрощенное и самоочевидное, но новое обоснование гипотезы палеомагнетизма о преобладании осевого диполя при определенном усреднении по времени. В работе [Pozzo, 2012] и позже показано, что адиабатический тепловой поток и электропроводность в ядре Земли в разы больше ранее общепринятых оценок. При этом поддерживающая геодинамо конвекция Брагинского [Брагинский, 1963] (при кристаллизации тяжелой фракции из жидкого на твердое ядро) началась менее миллиарда лет назад, а более древнее геодинамо поддерживала композиционная конвекция другого типа. Обозреваются известные механизмы осуществления подобной конвекции, которые отличаются сценариями магнитной эволюции. Это может помочь отождествлению искомого механизма через древнейшие палеомагнитные оценки величины поля и численные модели. Обсуждаются возможные механизмы генерации и отсутствия таковой для древнейшего и современного магнитного поля исследованных планет Земной группы.


58. 000640
Терез Э.И., Терез И.Э. Реакции синтеза – основной источник внутренней энергии Земли // Вестник Российской академии наук. 2015. Т. 85. № 3. С. 240-246.

Экспериментальные и теоретические данные свидетельствуют, что основной источник энергии Земли, являющийся первопричиной эндогенных геодинамических и тектонических процессов, - это реакции синтеза, происходящие во внутреннем ядре планеты, которое состоит из гидридов металлов. Авторы статьи выдвигают гипотезу, которая предполагает наличие водородных потоков - глубинных флюидов (плюмов), распространяющихся от земного ядра и переносящих к поверхности тепловую энергию термоядерных реакций. Эти водородные потоки вследствие вращения Земли и наличия кориолисова ускорения закручиваются в спирали во внешнем жидком электропроводящем ядре Земли, что индуцирует дипольное магнитное поле.


59. 03645X
Тюпин В.Н., Рубашкина Т.И. Установление температурного режима при аккреции на конечном этапе формирования Земли // Научные ведомости Белгородского Государственного университета. Серия: Естественные науки. 2018. Т. 42. № 1. С. 38–43.

В статье на основе известного механизма аккреции, что приводит к разогреванию поверхности Земли при ее столкновении с планетезималями, получена формула для определения температуры. Формула получена на основе закона сохранения энергии, когда на первом этапе кинетическая энергия расходуется на упруго-пластические деформации приповерхностного массива горных пород. На втором этапе упругая часть деформаций трансформируется в тепловую. Математический анализ показывает, что наведенная температура существенно зависит от диаметра и скорости внедряющейся планетезимали и существенно уменьшается с расстоянием от поверхности Земли. Численные расчеты дают величину наведенной температуры сравнимую с температурой плавления горных пород Земной коры.


60. 002468
Успенский Е.П. Геотектонические гипотезы: позитивные стороны и нерешенные вопросы // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2008. № 5. С. 5–10.

Положительные стороны концепции глубинной дифференциации вещества, контракционной, пульсационной и астенолитной гипотез рассматриваются как элементы будущей теории тектогенеза. Она должна учитывать пульсации теплового поля Земли, роль фазовых переходов, разуплотнения и контракции вещества (важнейших источников напряжений), гравитации, диапиризма, изостазии, компенсационных течений, формы взаимодействия мантии и коры, влияние космического фактора на развитие тектоносферы. Нерешенные вопросы, недостатки гипотез во многом обусловлены недооценкой и даже игнорированием (тектоника плит) динамических следствий преобразования плотностей глубинного вещества, а также исходными представлениями о первичности и доминирующей роли горизонтальных или вертикальных тектонических сил и движений.


61. 036337
Хачай Ю.В., Антипин А.Н. Возможный механизм формирования первичных мантийных плюмов // Мониторинг. Наука и технологии. 2017. № 1 (30). С. 34–37.

Представлен вариант численного решения краевой задачи для уравнения теплопроводности в трёхмерном секторе сферы увеличивающегося радиуса, согласованный с имеющимися результатами распределения гравитационного поля, сейсмологическими и изотопными данными. Наличие значительной неоднородности распределения температуры границы ядро-мантия может послужить источником дополнительных особенностей развития конвекции во внешнем ядре и мантии. Реализация трехмерной модели позволила проследить развитие тепловых неоднородных струй, проникающих из внешнего ядра через всю мантию, которые были вызваны ударами крупных тел на стадии аккумуляции планеты. Получены возможные варианты распределения температуры во внутренних областях Земли ко времени завершения ее аккумуляции.


62. Хачай Ю.В., Хачай О.А., Антипин А.Н. Влияние выделения тепла приливного трения в системе Земля-Луна на распределение температуры во внутренних областях планеты на стадии ее аккумуляции. В сборнике: Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей Материалы всероссийской конференции с международным участием. 2017. С. 439-443.

Показано использование 3D модели при численном решении краевых задач для системы уравнений в частных производных, которые описывают модельную задачу эволюции растущих Земли и Луны на стадии их формирования. Получены первые оценки вклада диссипации энергии приливного трения во внутренних областях формирующихся Земли и Луны. Эти оценки получены впервые, однако являются предварительными.


63. Хуторской М.Д., Тевелева Е.А. Асимметрия теплового потока на срединно-океанических хребтах в Северном и Южном полушариях Земли // Георесурсы. 2018. Т. 20. № 2. С. 122–132.

Проведен статистический анализ распределения теплового потока вдоль девяти геотраверсов, пересекающих срединно-океанические хребты в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Установлена значимая асимметрия в распределении теплового потока - средние его значения различаются по разные стороны от оси хребтов. В геотраверсах южного полушария Земли их западный фланг имеет более высокое значение среднеарифметического теплового потока, а в геотраверсах северного полушария - восточный фланг. Учитываются различные тектонические факторы, приводящие к такому распределению, но универсальной причиной этой закономерности предложено считать влияние силы Кориолиса, которая при вращении планеты отклоняет восходящий поток магмы в дивергентных зонах, соответственно, к западу - в южном, и к востоку - в северном полушариях.


На главную К списку выставокАрхив выставок