Научная тема: «ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ МАНТИЙНОЙ КОНВЕКЦИИ И ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ»
Специальность: 25.00.28;25.00.10
Год: 2008
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Основные события геологической эволюции Земли описываются термо-химической моделью мантийной конвекции, учитывающей эндотермический фазовый переход на границе верхней и нижней мантии и процессы дифференциации на внутренней и внешней границах мантийного слоя.
  2. В термохимической модели возможен резкий общемантийный переворот (овертон), который происходит, когда дифференциация верхней и нижней мантии достигает критического уровня. Шаровая геометрия и фазовый барьер способствуют самоорганизации конвекции в структуру с глобальным общим стоком, который закрывает океаны и производит "сборку" суперконтинента, одновременно происходит переформирование срединно-океанических хребтов и коллизионных поясов.
  3. Циклы Штилле (30-40 млн. лет) обусловлены слиянием конвективных ячеек в верхней мантии, а циклы Бертрана (170-200 млн. лет) - региональными аваланшами. Циклы Вилсона (650-900 млн. лет) определяются овертоновым режимом мантийной конвекции. Необходимым условием для запуска овертонового режима конвекции является неустойчивое начальное состояние планеты. Процесс эволюции имеет ступенчатый характер, самые существенные изменения происходят ускоренными темпами во время переворотов, при дальнейшем остывании Земли овертоны будут вырождаться в аваланши.
  4. После двух циклов Вилсона положение стока начинает стабилизироваться, в результате чего формируется асимметричная дипольная структура Земли с пульсирующим континентальным и устойчивым (Тихий океан) океаническим полушариями.
  5. Химические процессы придают конвекции импульсный характер. Термо-химико-конвективное взаимодействие приводит к резкому локальному усилению активности, которое выражается в виде мантийных плюмов. Плюмы "вмонтированы" в тектонику плит таким образом, что их внешними границами служат границы вмещающей ячейки, вследствие чего плюмы эффективно используют для своей подпитки и сброса вещества большую площадь термической ячейки.
  6. Трансформные разломы на дне океанов обусловлены горячими границами вторичных валиковых течений, которые возникают на фоне вынужденной термической конвекции в верхней мантии. Учет взаимодействия вынужденной верхнемантийной конвекции с плюмом химического происхождения позволяет смоделировать образование и динамику океанических поднятий. Эндотермический фазовый переход приводит к дроблению нижнемантийных плюмов и образованию семейств одновозрастных океанических поднятий и базальтовых плато.
Список опубликованных работ
1. Котелкин В.Д., Лобковский Л.И Общая теория Мясникова эволюции планет и современная термохимическая модель эволюции Земли // Физика Земли. – 2007. № 1. – С. 26-44.

2. Котелкин В.Д., Лобковский Л.И. Причины цикличности глобального геодинамического процесса // Докл. РАН. – 1999. Т. 366. № 3. – С. 369-371.

3. Котелкин В.Д., Лобковский Л.И., Вержбицкий Е.В., Кононов М.В. Геодинамическая модель образования возвышенности Шатского (Тихий океан) // Океанология. – 2004. Т. 44. № 2. – С. 278-282.

4. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Двухъярусная термохимическая модель конвекции в мантии и ее геодинамические следствия (С. 29-53) / Проблемы глобальной геодинамики. Под ред. Д.В. Рундквиста. – М.: ГЕОС, 2000. – 246 с.

5. Занемонец В.Б., Котелкин В.Д., Мясников В.П. О динамике литосферных движений // Изв. АН СССР. Физика Земли. – 1974. № 5. – С. 43-54.

6. Lobkovsky L.I., Kotelkin V.D. Numerical analysis of geodynamic evolution of the

Earth based on a thermochemical model of the mantle convection // RJES. 2004. V. 6. № 1. – P. 1-10. http://rjes.wdcb.ru/v06/tje04144/tje04144.htm

7. Kotelkin V.D., Lobkovsky L.I. Numerical analysis of geodynamic evolution of the Earth based on a thermochemical model of the mantle convection: 3-D model // RJES. 2004. V. 6. № 6. – P. 385-389. http://rjes.wdcb.ru/v06/tje04165/tje04165.htm

8. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Термохимическая модель конвекции в мантии и ее геодинамические следствия (C. 432-442) / Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция. Под ред. Ю.Г. Леонова, Ю.А. Воложа. – М.: Научный мир, 2004. – 526 с.

9. Вержбицкий Е.В., Кононов М.В., Котелкин В.Д. Геотермический режим и геодинамика Северо-Восточной части Тихого океана // Океанология. – 2007. Т. 47. № 5. – С. 756-769.

10. Вержбицкий Е.В., Кононов М.В., Котелкин В.Д. Тектоника плит северной части Тихого океана // Вулканология и сейсмология. – 2007. № 6. – С. 3-18.

11. Вержбицкий Е.В., Лобковский Л.И., Кононов М.В., Котелкин В.Д. Генезис океанических возвышенностей Шатского и Хесса (Тихий океан) по геолого-геофизическим данным и результатам численного моделирования // Геотектоника. – 2006. № 3. – С. 82-93.

12. Котелкин В.Д. Процессы переноса в периодическом слое катализатора // ДАН СССР. – 1989. Т. 306. № 4. – С. 920-924.

13. Котелкин В.Д. Обратная задача аэродинамики при выборе декартовых ко-ординат в качестве зависимых переменных // МЖГ. – 1994. № 1. – С. 147-157.

14. Котелкин В.Д., Мясников В.П. Влияние деформации засыпки на течение газа в химическом реакторе с неподвижным слоем катализатора // ДАН СССР. – 1979. Т. 247. № 1. – С. 170-174.

15. Евтушенко А.И., Котелкин В.Д. Массоперенос в периодическом слое катализатора // Вестн. Моск. ун-та. Математика, механика. – 1990. № 2. – С. 98-102.

16. Есаков Ю.П., Котелкин В.Д. Гидродинамическая модель реактора с неподвижным слоем катализатора // ДАН СССР. – 1986. Т. 289. № 6. – С. 1445-1449.

17. Рубцов Н.М., Котелкин В.Д. Закономерности распространения нетеплового пламени на примере реакции термического распада треххлористого азота при низких давлениях // ТОХТ. – 2002. Т. 36. № 4. – С. 405-417.

18. Rubtsov N.M., Kotelkin V.D. On the nature of the upper limit of isothermal flame propagation in the branching-chain decomposition of nitrogen trichloride // Mendeleev Commun. 2001. № 2. – P. 61-64.

19. Rubtsov N.M., Kotelkin V.D. Transition from isothermal to chain-thermal flame-propagation regimes in the branching-chain decomposition of nitrogen trichloride // Mendeleev Commun. 2002. № 1. – P. 33-36.

20. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д., Волож Ю.А. Двухъярусная термохимическая конвекция в мантии и ее следствия, касающиеся строения, эволюции и геодинамики Земли / Тектоника, геодинамика и процессы магматизма и метаморфизма. М.: ГЕОС, 1999. – С. 374-377.

21. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Геодинамика мантийных плюмов, их взаимодействие с астеносферой и литосферой и поверхностное проявление в рифто- и траппообразовании / Общие вопросы тектоники. Тектоника России. – М.: ГЕОС, 2000. – С. 304-308.

22. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Перемежающаяся термоэклогитовая конвекция в мантии с учетом фазового перехода на глубине 670 км, сравнение с данными сейсмотомографии / Тектоника неогея: общие и региональные аспекты. – М.: ГЕОС, 2001. – С. 378-381.

23. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Численное моделирование глобальной эволюции Земли на протяжении 4 млрд. лет в рамках термохимической модели мантийной конвекции / Тектоника и геодинамика континентальной литосферы – М.: ГЕОС, 2003. – С. 352-357.

24. Котелкин В.Д., Лобковский Л.И. Циклические закономерности эволюции Земли в рамках термохимической модели мантийной конвекции / Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики – М.: ГЕОС, 2008. – С. 437-441.