В зонах субдукции формируются нисходящие конвективные течения в нижней мантии. Нижнемантийные конвективные течения являются результатом суперпозиции основных крупномасштабных конвективных ячеек и конвективных валиков, создающихся в области неустойчивой стратификации у кровли и подошвы нижней мантии. Нисходящим течениям нижнемантийных конвективных валиков могут соответствовать магистральные (или трансокеанские) трансформные разломы.
2. Вследствие охлаждения в зоне субдукции в астеносфере под континентом создается горизонтальный градиент температуры, под влиянием которого формируется конвективная ячейка, нисходящее течение ячейки задается охлаждающей субдуцирующей плитой. Вблизи кровли и подошвы астеносферы в области неустойчивой стратификации существуют конвективные валики, направление течения в которых перпендикулярно к направлению течения в астеносферной ячейке. При числах Рэлея Ra < 5 · 105 существует режим установившегося течения, при Ra > 5 · 105 - режим пограничного слоя, когда вблизи кровли и подошвы астеносферы под континентом существуют самостоятельные валиковые слои.
Свободноконвективные течения в астеносфере под океаном существуют в режиме пограничного слоя. Существуют две характерные области течения в астеносферном слое под океаном: область пограничного слоя у кровли астеносферы и устойчиво стратифицированная область в ядре потока, где течение плоскопараллельное и горизонтальный градиент температуры постоянный. Скорость движения литосферных плит влияет на форму профиля скорости течения только в верхней части астеносферы. Касательное напряжение на границе литосфера-астеносфера, вызванное астеносферным конвективным течением, и суммарная сила трения, действующая со стороны астеносферного потока на океаническую литосферную плиту, уменьшаются с увеличением скорости движения океанической литосферы.
3. Термохимический плюм формируется на границе ядро-мантия при локальном поступлении химической добавки, понижающей температуру плавления до величины Тпх < Т1 (Т1 - температура границы ядро-мантия). Условие образования термохимического плюма: с2 > (Тпс - Т1)/к (с2 -концентрация химической добавки на границе канала плюма, Гпс - температура плавления "сухой" окружающей мантии (без химической добавки), коэффициент к [°С/%] задает снижение температуры плавления вследствие химической добавки). Средний перепад температуры Тпс - Т1 уменьшается с увеличением числа Льюиса, и, следовательно, с уменьшением коэффициента диффузии химической добавки в канале плюма. Параметры термохимического мантийного плюма, рассчитанные с использованием полученных средних значений Тпс - Т 1 обеспечивают его устойчивое существование.
4. Движение в массиве литосферы над кровлей поднимающегося плюма обусловлено разностью давления в расплаве под кровлей плюма и литостатического давления. Критическое касательное напряжение на боковой поверхности массива литосферы возрастает с увеличением диаметра канала плюма d1 и разности температуры расплава под кровлей плюма и температуры окружающего массива Т. Высота канала излияния термохимического плюма возрастает с увеличением диаметра канала плюма и перепада Т, и уменьшается с увеличением отношения диаметров кровли и канала плюма.
Диаметр головы плюма, формирующейся за счет плавления вдоль подошвы "тугоплавкого" слоя в литосфере, возрастает с увеличением времени /, отсчитываемого от момента достижения кровлей плюма подошвы "тугоплавкого" слоя до излияния плюма, и от тепловой мощности источника плюма N. Для представленной модели взаимодействия плюма с литосферой тепловая мощность источника для континентальных платобазальтовых провинций МакКензи и Центрально-Атлантической и океанических лавовых плато Онтонг-Джава и Манихики N = 7 · 1011-2 · 1012 Вт. Тепловая мощность, соответствующая объему излияний Тунгусской синеклизы, составляет 7 · 1011 -10 Вт, и время подготовки излияния t1 = 6.1 - 8.7 млн лет. Для объема излияний Эмейшаньских траппов N = 7 · 1011 - 1012 Вт и t1 = 5 - 6.8 млн лет.
5. Согласно модели взаимодействия канала плюма с горизонтальными мантийными течениями, в области мантийного потока, набегающего на плюмовый канал, происходит нагрев и плавление мантийного вещества. Расплав со средней скоростью потока v пронизывает канал плюма и кристаллизуется на его противоположной стороне. Тепло и химическая добавка, переданные каналом плюма мантийному потоку, уносятся от канала закристаллизовавшимся мантийным веществом со скоростью v. Доля тепловой мощности, отданной каналом Гавайского плюма нижнемантийному горизонтальному течению, уменьшается при увеличении диаметра источника плюма. Диаметр подошвы Гавайского плюма может составлять 63 - 97 км, что согласуется с имеющимися данными картирования канала Гавайского плюма на основе записей обменных PS-волн.
Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Глубинная геодинамика. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2001. - 408 с.
Статьи в научных рецензируемых журналах по перечню ВАК
1.Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А., Долгов В.Ю. Экспериментальное моделирование нестационарных конвективных течений в нижней мантии Земли // Докл. РАН. – 1994. - Т.338. - № 3. - С.394-396.
2.Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Возникновение турбулентной свободной конвекции в горизонтальном слое и режим конвекции в нижней мантии Земли // Докл. РАН. – 1998. - Т.362. - № 3. - С.404-406.
3.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Попов С.П. Временные характеристики нестационарных свободноконвективных течений в горизонтальном слое и временные масштабы нижнемантийной конвекции // Докл. РАН. – 1998. -Т.362. - № 6. - С.821-824.
4.Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Добрецов Н.Л. Влияние субдукции на структуру тепловых гравитационных течений в астеносфере под континентом // Геология и геофизика. – 2000. - Т.41. - № 2. - С.207-219.
5.Кирдяшкин А.А., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Экспериментальное моделирование влияния зон субдукции на пространственную структуру нижнемантийной конвекции и характерные периоды флуктуаций теплового потока в мантии // Докл. РАН. – 2000. - Т.371. - № 5. - С.681-684.
6.Кирдяшкин А.А., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Экспериментальное моделирование влияния субдукции на пространственную структуру конвективных течений в астеносфере под континентом // Докл. РАН. – 2002. - Т.384. - № 5. - С.682-686.
7.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Физико-химические условия на границе ядро-мантия и образование термохимических плюмов // Докл. РАН. – 2003. - Т.393. - № 6. - С.797-801.
8.Кирдяшкин А.А., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Термохимические плюмы // Геология и геофизика. – 2004. - Т.45. - № 9. - С.1057-1073.
9.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Параметры горячих точек и термохимических плюмов // Геология и геофизика. – 2005. - Т.46. - № 6. - С.589-602.
10.Кирдяшкин А.А., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н, Сурков Н.В. Гидродинамические процессы при подъеме мантийного плюма и условия формирования канала излияния // Геология и геофизика. – 2005. - Т.46. - № 9. - С.891-907.
11.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Диаметр и время формирования головы плюма на подошве “тугоплавкого” слоя в литосфере // Докл. РАН. – 2006. - Т.406. - № 1. - С.99-103.
12.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н., Сурков Н.В. Параметры горячих точек и термохимических плюмов в процессе подъема и излияния // Петрология. - 2006. - Т.14. - № 5. - С.508-523.
13.Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Сурков Н.В. Тепловая гравитационная конвекция в астеносфере под срединно-океаническими хребтами и устойчивость основных глубинных парагенезисов // Геология и геофизика. – 2006. - Т.47. - № 1. - С.76-94.
14.Dobretsov N.L, Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G., Vernikovsky V.A., Gladkov I.N. Modelling of thermochemical plumes and implications for the origin of the Siberian traps // Lithos. - 2008. - V.100. - P.66-92.
15.Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Влияние скорости движения океанической литосферы на свободно-конвективные течения в астеносфере под срединно-океаническим хребтом // Физика Земли. - 2008. - № 4. - С.35-47.
16.Кирдяшкин А.А., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Тепло- и массообмен в термохимическом плюме, расположенном под океанической плитой вдали от оси срединно-океанического хребта // Физика Земли. - 2008. - № 6. - С.17-30.
17.Кирдяшкин А.А.,Добрецов Н.Л.,Кирдяшкин А.Г. Тепловое и гидродинамическое взаимодействие между расплавом в канале термохимического плюма и горизонтальным мантийным течением // Докл. РАН. – 2009. – Т.426. - № 5. – С.674-678.
18.Кирдяшкин А.А., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Теплообмен между каналом термохимического плюма и окружающей мантией при наличии горизонтального мантийного потока // Физика Земли. – 2009. - № 8. – С.66-82.
Некоторые материалы научных конференций
1. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н., Кирдяшкин А.А. Гидродинамика, тепло- и массообмен в плюмах тепловой и термохимической природы //Мантийные плюмы и металлогения: Мат-лы Междунар. симпоз., 4-7 сентября 2002. - Петрозаводск-М., 2002. С.93-94.
2.Кирдяшкин А.А. Тепло- и массообмен и основные параметры горячих точек и термохимических плюмов // Мат-лы IV конф. молодых ученых, посвященной М.А. Лаврентьеву, 17-19 ноября 2004. – Новосибирск, 2004. Ч.II, разд. “науки о Земле”. С.177-180.
3.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Физико-химические условия образования и тепло- и массообмен термохимических плюмов // Эволюция тектонических процессов в истории Земли: Мат-лы XXXVII Тектон. совещ., 10-13 февраля 2004. – Новосибирск, 2004. С.148-150.
4.Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н. Параметры горячих точек и термохимических плюмов в процессе подъема и излияния // Области активного тектогенеза в современной и древней истории Земли: Мат-лы XXXIX Тектон. совещ., 31 января-3 февраля, 2006. – М., 2006. Т.I. С.210-214.
5.Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Сурков Н.В. Влияние скорости движения океанической литосферы на свободно-конвективные течения под срединно-океаническим хребтом и устойчивость основных глубинных парагенезисов // Разломообразование и сейсмичность в литосфере: тектонофизические концепции и следствия: Мат-лы Всерос. совещ., 18-21 августа 2009. – Иркутск, 2009. Т.2. С.138-139.