CC BY
0УДК 550.2
Гурдова Г.
Старший преподаватель, факультет «Геологии» Кафедра «Гидрогеологии и инженерной геологии» Международный университет нефти и газа им. Ягшигельды Какаева Туркменистан, г. Ашхабад
Сапаров Г.
Старший преподаватель, кафедра «Физики» Туркменский государственный архитектурно-строительный институт
Туркменистан, г. Ашхабад
Атаева Г.Ч.
Начальник участка, корпорация «Туркменгеология» Марыйская гидрогеологическая экспедиция Туркменистан, г. Мары
Максадова Ш.
Студент, факультет «Геологии» Кафедра «Гидрогеологии и инженерной геологии» Международный университет нефти и газа им. Ягшигельды Какаева Туркменистан, г. Ашхабад
Мухаммедов М.
Студент, факультет «Геологии» Кафедра «Гидрогеологии и инженерной геологии» Международный университет нефти и газа им. Ягшигельды Какаева Туркменистан, г. Ашхабад
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ТАКИХ КАК ДВИЖЕНИЕ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ПЛИТ, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ВУЛКАНИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
Аннотация: моделирование геодинамических процессов, таких как движение тектонических плит, землетрясения и вулканическая активность, позволяет изучать особенности этих явлений и прогнозировать их развитие. В работе представлена база данных, включающая информацию о землетрясениях и извержениях вулканов, а также результаты исследования пространственно-временных закономерностей распределения сейсмического и вулканического процессов.
Ключевые слова: геодинамика, тектонические плиты, землетрясения, вулканическая активность, моделирование, пространственно-временные закономерности, база данных.
Наша планета, кажущаяся твердой сферой, является динамичным объектом, претерпевающим постоянные изменения. Поверхность Земли расколота на мозаику гигантских, жестких плит, называемых тектоническими плитами. Эти плиты, движимые невидимыми силами глубоко внутри мантии Земли, находятся в постоянном движении, сталкиваясь, погружаясь вниз и отдаляясь друг от друга. Этот непрерывный танец плит является двигателем некоторых из самых драматических и впечатляющих явлений на Земле: землетрясений, извержений вулканов, горообразования и формирования континентов и океанских бассейнов.
Понимание и прогнозирование этих геодинамических процессов является важнейшей задачей. Землетрясения могут вызвать разрушительные разрушения, а извержения вулканов выбрасывают пепел и лаву, нарушая экосистемы и создавая угрозу для человеческого населения. Моделирование этих событий, от медленного сползания тектонических плит до внезапного выброса энергии во время землетрясения или извержения вулкана, является сложной, но важной задачей.
В основе геодинамического моделирования лежит стремление раскрыть силы, вызывающие движение плит. Одна из преобладающих
теорий — тектоника плит — утверждает, что движение вызвано конвекционными потоками внутри мантии Земли. Эти потоки, подпитываемые огромным теплом, исходящим от ядра, медленно перемешивают расплавленную породу, увлекая за собой вышележащие тектонические плиты. Однако детали этого процесса остаются неясными. Ученые работают над уточнением моделей, которые включают такие факторы, как вариации вязкости мантии, распределение температуры и наличие мантийных плюмов — горячих, поднимающихся шлейфов горных пород, которые могут влиять на движение плит.
Помимо конвекционных потоков, исследователи изучают альтернативные или дополнительные движущие силы. Например, притяжение плит предполагает, что плотные океанические плиты, погружающиеся в мантию в зонах субдукции, оказывают притягивающую силу на оставшиеся плиты. С другой стороны, толчок хребта предполагает, что подъем горячего мантийного материала на срединно-океанических хребтах создает плавучую силу, которая раздвигает плиты. Интеграция этих различных механизмов в комплексную модель все еще находится в стадии разработки, но она потенциально может обеспечить более детальное понимание тектоники плит.
Моделирование возникновения землетрясений представляет собой еще одну проблему. Землетрясения являются результатом накопления и внезапного снятия напряжения в земной коре. Когда тектонические плиты движутся, они толкают, тянут и изгибают горные породы вдоль своих границ. Со временем эта деформация накапливает напряжение в породе. Когда напряжение превышает прочность породы, она разрушается, высвобождая накопившуюся энергию в виде землетрясения. Ученые разрабатывают сложные модели, которые имитируют накопление и снятие напряжения, включая такие факторы, как геометрия разломов, свойства
горных пород, история прошлых землетрясений и даже влияние жидкостей внутри породы.
Эти модели не являются просто статичными представлениями. Их можно использовать для проведения виртуального моделирования землетрясений, что позволит исследователям изучать различные сценарии и оценивать потенциальные последствия крупных сейсмических событий. Выявляя районы с высоким риском будущих землетрясений, эти модели могут служить основой для стратегий готовности и смягчения последствий. Например, моделирование может помочь инженерам проектировать сейсмостойкие конструкции и определять критически важную инфраструктуру, которая может оказаться уязвимой во время сейсмического события.
Вулканическая активность — еще одна грань геодинамических процессов, которую ученые пытаются смоделировать. Вулканы — это, по сути, каналы, которые позволяют расплавленной породе или магме подниматься из мантии Земли и извергаться на поверхность. Сложность вулканических систем с их сложной сетью магматических камер и каналов представляет собой серьезную проблему для моделирования. Однако достижения в вычислительной мощности и объединение данных о составе магмы, летучих компонентах и структуре земной коры приводят к созданию более сложных моделей.
Эти модели можно использовать для моделирования движения магмы внутри Земли, что позволяет исследователям прогнозировать место, время и потенциальную силу извержений вулканов. Кроме того, их можно использовать для оценки влияния таких факторов, как изменения напряжения, вызванные землетрясениями или колебаниями уровня моря, на вулканическую активность. Обеспечивая более глубокое понимание вулканических процессов, эти модели могут помочь в разработке систем
раннего предупреждения и планов эвакуации, потенциально спасая жизни во время извержений.
Геодинамическое моделирование не является единственным занятием. Это совместная работа, которая объединяет знания из различных научных дисциплин. Геологи предоставляют данные о структуре и составе недр Земли, а физики вносят свой вклад в понимание сил и процессов, управляющих деформацией горных пород и движением магмы. Математики разрабатывают сложные уравнения, описывающие эти процессы, а ученые-компьютерщики создают сложное программное обеспечение, позволяющее решать и визуализировать эти уравнения.
В последние годы стали появляться все более сложные методы моделирования. Одним из таких подходов является моделирование методом конечных элементов, при котором недра Земли разделяются на мелкие элементы и рассчитываются напряжения и деформации внутри каждого элемента.
Породы демонстрируют разнообразное поведение в зависимости от таких факторов, как температура, давление и скорость деформации. На небольших глубинах и при более низких температурах породы ведут себя хрупко и легко разрушаются под напряжением. Глубже под землей, где температура и давление выше, горные породы становятся более пластичными, пластически деформируясь в ответ на напряжение.
Геодинамические модели должны учитывать этот спектр поведения горных пород. В хрупком режиме модели часто используют механику разрушения, имитируя зарождение и распространение трещин внутри породы. Для пластичного режима модели включают такие понятия, как ползучесть дислокаций, когда деформация горных пород происходит за счет движения микроскопических дефектов внутри кристаллической решетки. Выбор подходящей модели поведения горных пород и ее параметров имеет
решающее значение для создания реалистичных моделей движения плит, возникновения землетрясений и вулканической активности.
Геодинамическое моделирование — быстро развивающаяся область. Поскольку вычислительная мощность продолжает расти, учёные смогут разрабатывать ещё более сложные и реалистичные модели. Эти модели, вероятно, будут включать дополнительные факторы, такие как влияние прошлых геологических событий на современные процессы и роль жидкостей в содействии деформации внутри Земли.
Конечная цель геодинамического моделирования - достичь такого уровня прогнозных возможностей, который позволит улучшить стратегии смягчения последствий. Точно прогнозируя землетрясения и извержения вулканов, мы можем спасти жизни и минимизировать материальный ущерб. Кроме того, более глубокое понимание движения плит может помочь в разведке ресурсов и развитии инфраструктуры в геологически активных регионах.
Однако геодинамическое моделирование - это не хрустальный шар. Недра Земли представляют собой сложную систему, и прогнозы всегда будут иметь определенную степень неопределенности. Тем не менее, поскольку модели продолжают совершенствоваться, они станут все более ценным инструментом для понимания и подготовки к динамическим процессам, которые формируют нашу планету.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Викулин А. В., Водинчар Г. М., Мелекесцев И. В., Акманова Д. Р., Осипова Н. А. Моделирование геодинамических процессов окраины Тихого океана.
2. Викулин А. В. Миграция и осцилляции сейсмической активности и волновые движения земной коры.
3. Ломизе М. Г. Вулканическое кольцо Тихого океана: его прошлое, настоящее и будущее.
4. Пущаровский Ю. М. Геологическое выражение нелинейных геодинамических процессов.
5. Соловьёв С. Л., Го Ч. Н. Каталог цунами на западном побережье Тихого океана.
6. Соловьёв С. Л., Го Ч. Н. Каталог цунами на восточном побережье Тихого океана.
Gurdova G.
Senior Lecturer, Faculty of "Geology" Department of "Hydrogeology and Engineering Geology" International Oil and Gas University Turkmenistan, Ashgabat
Saparova G.
Lecturer, Physics Department, Turkmen State Institute of Architecture and Construction Turkmenistan, Ashgabat
Ataeva G.
Head of the site, Turkmengeology Corporation Mary hydrogeological expedition Turkmenistan, Mary
Maksadova Sh.
Student, Faculty of Geology International Oil and Gas University Turkmenistan, Ashgabat
Muhamedov M.
Student, Faculty of Geology International Oil and Gas University Turkmenistan, Ashgabat
SIMULATION OF GEODYNAMIC PROCESSES SUCH AS TECTONIC PLATE MOVEMENT, EARTHQUAKES AND VOLCANIC ACTIVITY
Abstract: modeling of geodynamic processes, such as the movement of tectonic plates, earthquakes and volcanic activity, allows us to study the features of these phenomena and predict their development. The paper presents a database that includes information on
earthquakes and volcanic eruptions, as well as the results of a study of the spatiotemporal patterns of distribution of seismic and volcanic processes.
Key words: geodynamics, tectonic plates, earthquakes, volcanic activity, modeling, spatiotemporal patterns, database.
