В статье представлены результаты комплексного изучения по методике «TerraneChrone^®» (LA-ICP-MS) детритных цирконов, выделенных из песчаников, слагающих базальные горизонты (навышская и чудинская подсвиты айской свиты бурзянской серии Башкирского поднятия) стратотипического разреза рифея на Южном Урале. Зафиксированные в цирконах содержания элементов-примесей свидетельствуют о малой роли комплексов океанического или окраинно-морского генезиса среди первичных источников цирконов и лучше согласуются с внутриконтинентальным, а не окраинно-континентальным расположением рифейского бассейна, базальные уровни которого выполнены айской свитой. U/Pb возрастные характеристики изученных цирконов в обеих пробах в общем схожи: преобладают палеопротерозойские цирконы (доминирующие пики фактически совпали – 2063 и 2055 млн лет), а архей представлен только немногочисленными зернами. При схожести U/Pb возрастных параметров детритных цирконов по Hf-изотопным признакам этих цирконов и содержаниям в них элементов-примесей зафиксированы существенные различия между пробами, свидетельствующие о том, что источниками цирконов для изученных песчаников были различные по геодинамической природе комплексы. Особенности характеристик цирконов в изученных пробах могут быть объяснены в рамках модели формирования айской свиты в рифтовой структуре – Навышском грабене – предшественнике Камско-Бельского авлакогена во внутренней волго-уральской части палеопротерозойского суперконтинента Колумбия. На начальной стадии рифтогенеза в Навышском грабене накапливались грубообломочные породы (навышская подсвита), представляющие собой продукты размыва слагающих борта этого грабена гранитоидных комплексов пониженной валовой кремнекислотности. В размыв попал также комплекс, содержащий специфические «карбонатитовые» цирконы с возрастом около 2.0, 2.5, 2.85 и 3.6 млрд лет и с участием палеоархейского корового материала в субстрате материнских по отношению к ним пород. В завершающую стадию рифтогенеза, уже на начальных стадиях развития Камско-Бельского авлакогена (чудинская подсвита), в грабен стали попадать эрозионные продукты с палеоводосборов, занимающих более обширные площади, первичными источниками кластики для которых были гранитоиды как пониженной, так и нормальной кремнекислотности. В размыв попал также комплекс, содержащий специфические ювенильные «карбонатитовые» цирконы с возрастом около 2.05 млрд лет. Однако к этому времени значительные площади архейского фундамента Волго-Уралии, вероятно, были покрыты проточехлом и не дренировались, поэтому архейский детрит в навышской подсвите представлен скуднее по сравнению с чудинской подсвитой и по количеству, и по возрастным группам. До сих пор докембрийские карбонатитовые породы ни в тараташском комплексе, слагающем фундамент Навышского грабена, ни в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы не описаны, и вопрос об источнике этих «карбонатитовых» цирконов остается открытым, но имеет перспективу быть решенным по мере накопления данных о фундаменте.

На основе данных по составу расплавных включений в клинопироксенах установлены параметры генерации древних первичных бонинитовых расплавов Горного Алтая (65–105 км, 1410–1590 °С), а также определены условия начала кристаллизации этих магм в промежуточной камере на глубине около 30–35 км, совпадающие с данными по эталонному бонинитовому магматизму современной Идзу-Бонинской островной дуги. Совместное использование состава включений и клинопироксенов из бонинитов Горного Алтая показало, что в одном случае при минимальных температурах (1140–1120 °С) происходил непрерывный подъем кристаллизующейся массы с глубины от 12 до 0.6 км. Для более высокотемпературных магм характерен другой путь – с выделением трех зон кристаллизации пироксенов на глубине 18.0–13.8 км (1245–1205 °С), 12.0–3.5 км (1240–1185 °С) и 3.3–0.6 км (1185–1145 °С), фактически соответствующих промежуточным разноглубинным магматическим камерам, характерным для современных островодужных зон субдукции [Dobretsov et al., 2016]. В результате детальных исследований зональных вкрапленников клинопироксена из бонинитов Курайских офиолитов были установлены параметры эволюции двигающихся вверх бонинитовых расплавов. Выделяются три температурных интервала (1220–1200 °С, 1235–1210 °С и 1120–1220 °С) и три диапазона давлений (1.5–11.5 кбар, 2–6 кбар и 2.0–0.3 кбар). В одном случае установлено существенное падение давления от 11.5 до 1.5 кбар при незначительном снижении температуры от 1220 °С до 1200 °С. В другом случае идет повышение давления от 2 до 6 кбар и снижение температуры кристаллизации от 1235 до 1210 °С. В третьем случае в начале для процессов кристаллизации характерны устойчивые значения температур (1120–1140 °С) и давлений (1.4–2.0 кбар), далее в приповерхностных условиях происходит рост температуры до 1220 °С с резким падением давления до 0.3 кбар.

Для интерпретации палеогеодинамических обстановок формирования терригенных толщ с начала 1980-х годов активно привлекаются данные о валовом химическом составе песчаников и глинистых образований. Опубликован ряд дискриминантных диаграмм, широко вошедших в практику региональных исследований (например, K₂O/Na₂O–SiO₂/Al₂O₃ [Maynard et al., 1982], (Fe₂O₃*+MgO)–K₂O/Na₂O и другие [Bhatia, 1983], SiO₂–K₂O/Na₂O [Roser, Korsch, 1986], (K₂O+Na₂O)–SiO₂/20–(TiO₂+Fe₂O₃+MgO) [Kroonenberg, 1994] и др. Они дают возможность с той или иной «долей соответствия» отнести терригенные породы к образованиям нескольких палеогеодинамических обстановок: пассивных и активных континентальных окраин, океанических и континентальных вулканических дуг. В 2000-х годах предложены диаграммы DF1–DF2 [Verma, Armstrong-Altrin, 2013], на которых впервые появилась область составов, свойственных рифтогенным обстановкам. В статье проанализированы материалы по валовому химическому составу песчаников ряда интракратонных рифтов, рифтов, сформированных при распаде суперконтинентов Коламбия и Гондвана, а также рифтов, приуроченных к вулканическим дугам и связанных с коллапсом коллизионных орогенов (например, пермские песчаники формации Malužiná, Западные Карпаты). К их числу относятся псаммиты неопротерозойской серии Uinta Mountain (США), песчаники меловой формации Omdurman Хартумского бассейна (Судан), силикокластические образования бассейна Калахари (Восточно-Африканская рифтовая зона), отложения надсерии Vindhyan (Индия), уйской серии неопротерозоя Учуро-Майского региона (Юго-Восточная Сибирь), мезонеопротерозойской серии Banxi (Южный Китай), мезопротерозойской надсерии Белт-Перселл (США), серий Oronto и Bayfield рифтовой области Мидконтинента (США), а также псаммиты айской и машакской свит и метаосадочные образования аршинской серии верхнего докембрия Южного Урала. Рассмотрено: 1) положение полей составов песчаников на классификационной диаграмме log(SiO₂/Al₂O₃)–log(Na₂O/K₂O) и диаграмме F1–F2, дающей представление о возможном составе комплексов пород – источников обломочного материала; 2) положение полей составов песчаников, а также средних значений ряда индикаторных отношений и дискриминантных функций, на диаграммах K₂O/Na₂O–SiO₂/Al₂O₃, F3–F4, SiO₂–K₂O/Na₂O и DF1–DF2. Анализ полученных результатов позволяет видеть следующее: 1) поля синрифтовых песчаников характеризуются широким разбросом значений log(SiO₂/Al₂O₃) (0.4…3.5) и log(Na₂O/K₂O) (~0.2…6.0 и более). Ряд из них вообще не укладываются в типовые области классификационной диаграммы Ф.Дж. Петтиджона с соавторами. Это дает основание считать, что состав синрифтовых песчаников может быть весьма различным, так как контролируется значительным числом факторов. Диаграмма Дж. Мейнарда с соавторами не пригодна для отнесения тех или иных песчаниковых ассоциаций к категории синрифтовых псаммитов. На диаграммах М. Бхатиа и К. Крука, а также Б. Розера и Р. Корша и поля, и средние точки составов синрифтовых песчаников в основном расположены в области пассивных континентальных окраин, что делает невозможным их использование для отнесения тех или иных песчаниковых ассоциаций к категории «синрифтовых песчаников». Напротив, на высококремнистой диаграмме DF1–DF2 С. Верма и Дж. Армстронга-Алтрина ~80 % объектов из нашего банка данных локализованы в области составов, свойственных именно рифтогенным обстановкам. Это хорошо соотносится и с авторской оценкой «процента соответствия» для образцов из подобных обстановок (79–85 %). Таким образом, приведенные в статье данные показывают, что наиболее приемлемой дискриминантной диаграммой для отнесения тех или иных песчаниковых ассоциаций к категории «синрифтовых» в настоящее время является диаграмма С. Верма и Дж. Армстронга-Алтрина.

В последние годы на полуострове Таймыр и в пределах прилегающих территорий создан уникальный геофизический полигон с высокой плотностью сейсморазведочных и электроразведочных профилей, позволяющий осветить строение континентальной литосферы до глубин 50–60 км (рис. 1). Высокая детальность изучения осадочного чехла, глубоких горизонтов земной коры и верхней мантии открывает новые факты истории геологического развития севера Сибирской платформы. В низах земной коры зафиксированы контрастные аномалии, которые свидетельствуют об обширных изменениях плотности и электропроводности, совпадающих в плане с наиболее значимыми геологическими структурами севера Центральной и Западной Сибири (рис. 2). Взаимосвязь крупнейших поднятий и прогибов с процессами разуплотнения и уплотнения на уровне раздела Мохоровичича свидетельствует, с одной стороны, о протекающем там под действием астеносферных флюидов метаморфизме, с другой – об определяющей роли литостатического выравнивания при формировании этих структур. Таким образом, впервые прямыми геофизическими наблюдениями установлено, что природа тектонических процессов не исчерпывается простыми горизонтальными перемещениями кратонов и связанными с ними деформациями. Согласно полученным данным, глубинное геологическое строение региона, помимо коллизий, объясняется вертикальными напряжениями, связанными с уплотнением или разуплотнением земной коры под воздействием поступающего из мантии вещества и литостатическим выравниванием, компенсирующим эти изменения плотности. Вертикальные тектонические движения не являются однонаправленными и периодически меняют свой знак, о чем свидетельствует инверсионный характер крупнейших структур осадочного чехла Таймыра (рис. 3). В ходе геологического развития на месте прогибов, как правило, образуются валы, а поднятия и гряды в той или иной степени захватываются опусканием. Такие изменения, согласно новым данным, определяются колебанием уровня залегания крупных блоков нижней коры и верхней мантии. Подобные колебательные движения, видимо, имеют большое значение и для других континентов, в связи с этим их дальнейшее изучение позволит глубже понять глобальную геодинамику в целом.

В регионах с высокой сейсмической активностью повышенный интерес к исследованию разломных зон связан с тем, что они могут являться сейсмогенерирующими, поэтому определение степени их активности с помощью методов геоэлектрики является актуальной задачей, особенно для нарушений, перекрытых осадочными отложениями.  С практической точки зрения эти исследования важны для задач сейсморайонирования, прогнозирования возможных природных и техногенных геодинамических явлений в заселенных районах, при строительстве промышленных и гражданских объектов, газопроводов, дорог, мостов и т.д. Регулярные наблюдения в сейсмоактивной зоне Горного Алтая после разрушительного Чуйского землетрясения 2003 г. с М=7.3 выполняются методами нестационарного электромагнитного зондирования с использованием трех модификаций с гальваническими и индуктивными источниками. Для анализа многолетних измерений, которые были начаты в 2007 г. и продолжаются по настоящее время, привлечены два электрофизических параметра – удельное электрическое сопротивление и коэффициент электрической анизотропии. Целью работы является оценка вариаций этих параметров в зоне влияния разлома, сопоставление их интенсивности с показателями сейсмичности, что дает возможность определить степень активности выявленных разломных нарушений. В результате исследования предложена методика измерений и интерпретации данных комплекса модификаций нестационарного зондирования, с помощью которой можно наиболее точно оценить значения электрофизических параметров. Вывод заключается в том, что коэффициент электрической анизотропии может быть эффективно использован для характеристики текущей сейсмичности, а его максимальные вариации, которые наблюдаются в зоне влияния разлома, характеризуют его активность. Использование двух электрофизических параметров увеличивает информативность исследования.

Первоначальная континентальная земная кора территории глубоководных впадин Охотского моря переработана тектономагматическими процессами, в результате чего она значительно уплотнена и сокращена в мощности. Подкоровая литосферная мантия Южно-Охотской впадины характеризуется большими скоростями продольных сейсмических волн (до 8.4 км/с) и соответственно повышенной плотностью. В Южно-Охотской глубоководной впадине установлена полиастеносферная модель – три астеносферных слоя и разделяющие их упрочненные слои. Кровля верхнемантийной астеносферы во впадинах залегает на небольших глубинах (70–75 км) и характеризуется малыми величинами (3–10 Ом×м) удельного электрического сопротивления (r). В соответствии с этим астеносферные слои содержат значительное количество магматических расплавов (11–16 %), которые существенно снижают их вязкость. Внедрение базит-гипербазитовых расплавов в земную кору и подкоровую литосферную мантию (перераспределение плотных масс и уплотнение коры и мантии), а также пониженная вязкость астеносферных слоев содействуют изостатическому погружению при формировании глубоководных впадин. Глубинное строение материковой Паннонской впадины с высоким тепловым потоком приводится в статье для сравнения с глубинным строением неотектонических глубоководных впадин Охотского моря.

Землетрясения способны создавать тепловые аномалии в атмосфере на малых высотах. Такие аномалии могут рассматриваться в качестве вероятного предвестника при прогнозирования землетрясений, в связи с чем требуются целенаправленные детальные исследования. На сегодня знаний о тепловых аномалиях, появляющихся перед землетрясениями, недостаточно. В статье представлены результаты изучения термических аномалий, имевших место перед землетрясением в провинции Горкха (Непал) (Mw=7.8) 25 апреля 2015 г., как свидетельствуют значения температуры поверхности Земли, зарегистрированные сканирующими спектрорадиометрами среднего разрешения MODIS, а также данные о температуре атмосферного воздуха и уходящего длинноволнового излучения (OLR). Метод вейвлет-преобразования в двух- и трехмерном пространстве использован для интерпретации повышения суточных значений MODIS и OLR в реальном времени накануне землетрясения. По спектральной плотности накануне реального сейсмического события установлены аномальные значения MODIS и OLR, связанные с приближением этого землетрясения. Пространственные снимки MODIS и OLR показывают эволюционирующий характер эманации ионов из эпицентра и прилегающей области. Наиболее важной особенностью, выявленной посредством пространственного анализа, следует считать миграцию температурных облаков в восточном направлении вследствие усилившегося электрического поля. Спутниковые данные LST показывают отклонение от верхней границы значений на 5 °C. Все наблюдения в нашем исследовании подтверждают понятие тепловых аномалий накануне землетрясения. Исходя из анализа результатов, можно сделать вывод, что избыток ионов из сейсмогенной зоны обусловливает появление больших температурных возмущений в слоях атмосферы.

На основе пространственно-временного анализа суммарной энергии землетрясений (LgE_sum) выделен ряд свойств медленной миграции сейсмической активности для фрагментов сейсмических поясов (Центрально-Азиатского, Тихоокеанского и Альпийского): Байкальской рифтовой системы (БРС), разломной зоны Сан-Андреас (Калифорния), разломов Крайстчерч (Новая Зеландия), Северо- и Восточно-Анатолийского разломов (Турция), Филиппинской зоны субдукции и центрального фрагмента Срединно-Атлантического океанического хребта. Цепочки кластеров LgE_sum маркируют распространение фронта максимальных напряжений в областях ослабления земной коры, зонах динамического влияния разломов и сочленения тектонических структур. Для процесса миграции свойственна периодичность, смена направления и близкие модульные значения скоростей в пределах сегмента единичного разлома или зоны разломов, что, вероятно, связано с механическими и реологическими свойствами земной коры и верхней мантии. Показано, что в местах периодической смены направления распространения фронта сейсмической активности в период, кратный колебаниям миграций, возможно связанный с воздействием внешних периодических факторов, может развиваться очаг сильного события. Основные периоды колебаний в миграционном процессе – 2–4 года и 9–13 лет – в разных соотношениях присутствуют в сейсмическом режиме различных сейсмических поясов. Отмечается прямая зависимость скорости миграции, а также скорости продвижения фронта максимальных напряжений от скорости межплитного движения в регионе.

В связи с изменением напряженно-деформированного состояния земной коры горные породы подвергаются различным физико-механическим процессам, вплоть до их разрушения, которые сопровождаются тектоническими землетрясениями. В зависимости от механизмов и скоростей геодинамических процессов, землетрясения характеризуются различными моделями их подготовки и реализации. Одна из моделей соответствует процессам растяжения земной коры, характеризующим формирование рифтовых структур. Для моделирования используют образцы горных пород, которые растягивают на специальной лабораторной установке до их разрушения. Благодаря лабораторному моделированию были выявлены стадии разрушения образцов, интерпретируемые как этапы подготовки и реализации очагов землетрясений, причем стадии подготовки подземных толчков, как правило, проявляются в их различных временных (долго-, средне- и краткосрочных) предвестниках. Главным недостатком микромоделирования является то, что при малых размерах исследуемых образцов невозможно выявить взаимосвязь между пластическим удлинением горных пород, которое происходит в гипоцентре землетрясения, и их разрывом. Пластичность горных пород – это их способность необратимо изменять без нарушения сплошности свою форму и размеры под действием внешних усилий. Для того чтобы учесть влияние пластической деформации горных пород на процесс подготовки и реализации землетрясений, предлагается использовать в качестве микромодели не диаграммы растяжения образцов горных пород, а типовую диаграмму растяжения металла при испытании металлического стержня на разрыв (рис. 1). Таким образом, диаграмму растяжения металла в функции от относительного удлинения, в некоторой степени приближения и с учетом коэффициента пластичности, можно рассматривать как модель подготовки и реализации очага землетрясения при рифтогенезе. Энергия, выделяющаяся в период, непосредственно предшествующий землетрясению, способствует возникновению его предвестников. В статье рассматриваются различные предвестники землетрясения на примере энергетической модели подготовки и реализации тектонического землетрясения в условиях растяжения земной коры.

Проведена переинтерпретация данных промера (блок-диаграмма, блок эхограмм, продольный профиль каньона, батиметрическая карта) и непрерывного сейсмоакустического профилирования (НСП) (фрагменты сейсмопрофилей) по Камчатскому каньону (шельф, верхняя и средняя часть континентального склона). Обнаружена региональная газонасыщенность кайнозойского чехла на шельфе и континентальном склоне, а также блоковые оползни осадочного чехла на левом (протяженность ~55 км, западный склон п-ова Камчатского мыса) и правом (протяженность более 25 км, склон авандельты р. Камчатки) борту каньона. Висячие оползни на левом борту связаны с переуглублением каньона на 100–150 м. На среднем склоне обнаружен крупный (28 км) блоковый оползень, сошедший по Камчатскому каньону, и его почти компенсированное палеорусло. Субширотный поворот и смещение устья каньона к северу на 70 км связаны с воздыманием хребта-барьера в среднем плейстоцене – голоцене. Материалы промера и НСП позволяют оконтурить оползневые массивы на бортах Камчатского каньона, выбрать для численного моделирования оползневых цунами наиболее опасные места (висячие оползни в полосе верхнего склона) и подготовить связанные с этим рекомендации для строителей нового международного морского порта Усть-Камчатск.

Представлены результаты комплексного исследования вещественного состава донных осадков, вскрытых двумя кернами в северной части каньона Геральд Чукотского моря. Одна из полученных колонок была выбрана для более детального исследования. Скорость современного осадконакопления в точке отбора этого керна, измеренная по ²¹⁰Pb, составляет 0.9 мм/год. Минимальные концентрации биогенных компонентов (SiO_2биог., С_орг., N_общ., Br) и увеличение содержаний холодноводного вида диатомей Thalassiosira antarctica в нижнем слое колонки, вероятно, объясняются низкой биологической продуктивностью во время минимума Маундера. Повышенные концентрации SiO_2биог, С_орг, N_общ, Br, пониженные значения магнитной восприимчивости и рентгеновской плотности в самом верхнем интервале разреза (до 1–2 см) соответствуют последним 11–22 годам глобального потепления климата. Результаты геохимического и диатомового анализов подтверждают имеющиеся в литературе данные о том, что позднеголоценовая седиментация в Чукотском море происходит в зоне транзита тихоокеанских вод в Северный Ледовитый океан.

Рассмотрены сложные гидрогеологические условия крупного структурного элемента Байкальской рифтовой зоны. Впервые на рассматриваемой территории выявлены две независимые водонапорные системы, формирование ресурсов и состава подземных вод в которых происходит принципиально различными путями. В глубоких горизонтах осадочной толщи подземные воды имеют седиментационный генезис и находятся на стадии элизионного (эксфильтрационного) водообмена. В результате активно протекающего процесса фазового перехода глинистых минералов в гидрослюды происходит дополнительное выделение воды и переход седиментационных и возрожденных подземных вод из уплотняющихся глинистых толщ в песчаные горизонты. Это сопровождается формированием зон разуплотнения, плывунов и высоких (сверхвысоких) пластовых давлений. В фундаменте впадины широко распространены азотные и углекислые термы, связанные с разломами и разломными узлами. Они имеют инфильтрационное происхождение и вместе с пресными водами представляют единую водонапорную систему, развитие которой определяется динамикой инфильтрационных вод в области питания в Тункинских гольцах. На различных гипсометрических уровнях гидрогеологического разреза одновременно происходят процессы нисходящего движения азотных и восходящего движения углекислых терм. Исследованы физико-химические процессы взаимодействия воды с осадочными и кристаллическими породами. В результате проведенного исследования установлено, что ионно-солевой и газовый состав не только азотных, но и метановых и углекислых терм формируется внутри системы «вода–порода» без привлечения дополнительного вещества из внешних источников. При этом путь формирования состава углекислых вод более сложный, чем других терм: вначале они проходят в алюмосиликатных породах стадию азотных терм и только затем, взаимодействуя с карбонатными породами, становятся углекислыми. Формирование углекислых вод сопровождается интенсивным протеканием глубинных карстовых процессов, которые затухают по мере их движения к поверхности, и в результате дегазации активизируется обратный процесс – формирование аутигенных минералов с образованием на поверхности травертинов. С участием подземных вод и их газовой фазы формируются широко распространенные в Тункинской впадине породы с отрицательной температурой, а также крупные положительные формы рельефа. Показано, что подземные воды не просто играют роль наполнителя вмещающих пород и не только выступают посредником между различными геосферами, но являются тем деятельным агентом, который инициирует, направляет и осуществляет многие геологические процессы.

В статье показана возможность создания цифровых моделей высот с высоким разрешением (HRDEM) на основе комбинирования данных воздушного лазерного сканирования (ALS, 2012 г.) и наземного лазерного сканирования (TLS, 2015 г.) для качественного и количественного анализа современных процессов, связанных с морфодинамикой русла реки Висла (недалеко от г. Нишава, Центральная Польша). Изучен участок реки длиной почти 1 км в его низинной части, где русло имеет ширину 440 м, а берега – высоту 3.5–5.0 м, расположенный на расстоянии 27 км ниже по течению от водохранилища в г. Влоцлавек, при этом изученный участок находится под влиянием водохранилища. Измерения методом TLS проводились с противоположного берега реки с расстояния до 750 м. Сочетание данных ALS и TLS позволило исследовать и оценить как горизонтальные изменения высоты берега реки, так и изменения его профиля с высоким разрешением – около 900 точек/м². Полученные результаты показывают, что на данном участке реки в течение трех лет между измерениями, проведенными методами ALS (2012 г.) и TLS (2015 г.), изменились как поперечный профиль берега, так и местоположение его верхнего края. Масштабы изменений варьируются от полного отсутствия эрозии до опускания верхнего края обрыва примерно на 1 м (в некоторых точках даже до 2 м). Использованные методы позволили оценить площадь наблюдаемых изменений, в отличие от обычных методов, которые позволяют проводить только анализ отдельных поперечных разрезов.

Описана модель мантийного термохимического плюма, и представлена схема его зарождения на границе ядро–мантия. Приведены основные соотношения для определения тепловой мощности термохимического плюма и диаметра его канала. Плюмы с грибообразной головой имеют относительную тепловую мощность 1.9<Ka<10. После прорыва расплава из канала плюма на поверхность происходит плавление вдоль подошвы массива коры над кровлей плюма и образуется грибообразная голова плюма, т.е. формируется крупное интрузивное тело (корневой батолит). На основе данных лабораторного и теоретического моделирования представлена тепловая и гидродинамическая структура термохимического плюма с грибообразной головой. Определены основные параметры некоторых плюмов, ответственных за образование батолитов Северной Азии. Гидродинамика и теплообмен в грибообразной голове плюма рассмотрены на основе модели плоского горизонтального слоя жидкости. Оценены величины изменения температуры и скорости течения в расплаве головы плюма. Расчеты состава расплава в грибообразной голове плюма проведены в два этапа: 1) после осаждения тугоплавких минералов на подошву головы плюма; 2) после осаждения плагиоклаза в расплаве, образовавшемся после первого этапа и содержащем 61.5 % плагиоклазового компонента. Результаты расчетов приведены в виде таблиц, представляющих процентное весовое содержание оксидов, а также нормативный минералогический состав расплава при температуре T_р=1410 °C и T_р=1380 °C. Расчеты толщины слоя остаточного расплава проведены для Хэнтэйского плюма, у которого толщина головы l=d=29 км (d – диаметр канала плюма). На основе предложенной модели плюма с грибообразной головой в результате расчетов может быть получен нормативный состав расплава, близкий к составу нормальных гранитов.

В численных экспериментах изучена эволюция системы мантия – движущиеся деформируемые континенты. Континенты движутся самосогласованно с мантийными течениями термокомпозиционной конвекции. Определены основные черты глобальной геодинамики – схождение и сжатие континентов, возникновение и исчезновение зон субдукции, бэкроллинг зон субдукции, перестройка мантийных течений и растяжение континентов с их последующим расхождением, раскрытие и закрытие океанов, а также рециркуляция океанической коры в мантии. Континентальная кора смоделирована активными маркерами, имеющими добавочную вязкость и плавучесть, тогда как континентальная литосфера – маркерами только с повышенной вязкостью, имеющими нейтральную плавучесть. Океаническая кора, в свою очередь, смоделирована активными маркерами, имеющими плавучесть. Принципиальный результат – соответствие численных расчетов реальной двухмодовости динамики Земли: океаническая кора, несмотря на свою положительную плавучесть у поверхности, погружается в зонах субдукции и уходит глубоко в мантию. (Часть океанической коры остается налипшей на окраинах континентов и не тонет, сохраняясь на длительное время.) В отличие от нее, континентальная кора не субдуцирует в зонах субдукции. Континентальная литосфера, несмотря на свою нейтральную плавучесть, за счет вязкости и сцепления с континентальной корой также остается на поверхности. При этом при «наезде» континента на зону субдукции происходит ее исчезновение и локальная перестройка течений в мантии. Изучено влияние перехода базальт – эклогит в океанической коре на структуру мантийных течений и движение континентов. Установлено, что включение в модель эффекта этого перехода существенно меняет картину мантийных течений и положения континентов. Кроме того, появляется новый эффект – возникновение скоплений остатков океанической коры на дне мантии. Вещество океанической коры накапливается на дне мантии неоднородно, образуя несколько скоплений. Поднимаясь вместе с плюмами, вещество океанической коры вновь оказывается на поверхности Земли.