Исследуются структура мантийной конвекции и пространственные поля надлитостатического давления, вертикальных и горизонтальных напряжений в мантии Земли для двумерной численной мо-дели с неньютоновской вязкостью и источниками тепла. Модель демонстрирует скачкообразное пере-мещение зон субдукции; обнаруживает резкие изменения в полях напряжений в зависимости от стадии отделения слэба. В областях, не содержащих погружающихся слэбов, напряжения сильно понижены.Значения горизонтальных σ xx напряжений, надлитостатического давления и вертикальных σ zz на-пряжений в части мантии, где интенсивные субвертикальные течения отсутствуют, являются примерно одинаковыми, варьируя в пределах ±6, ±8, ±10 МПа соответственно. Однако эти поля проявляют силь-ную концентрацию в областях нисходящих слэбов, где имеют значения приблизительно на порядок выше (±50 МПа). Этот результат дает количественное подтверждение современных представлений об океанических слэбах как о наиболее важном факторе мантийной конвекции.Найдены существенные различия между полями σ xx , σ zz и давления. Поле давления выявляет как вертикальные, так и горизонтальные черты слэбов и плюмов, ясно показывая их длинные тепловые ка-налы с более широкой головой. Распределения σ xx чувствительны к субгоризонтальным чертам течений, в то время как поля σ zz больше отображают вертикальные субструктуры течений.Модель показывает наличие относительно холодных остатков литосферных слэбов в нижней час-ти мантии над тепловым погранслоем. Многочисленные горячие плюмы, поднимающиеся сквозь эти сравнительно высоковязкие остатки, а также новые погружающиеся слэбы создают интенсивные поля напряжений в нижней мантии, которые сильно неоднородны в пространстве и времени.Мантийная конвекция, слэбы, неньютоновская вязкость, поля напряжений, численный экспери-мент, код Citcom.
THE STRUCTURE OF MANTLE FLOWS AND STRESS FIELDS IN A TWO-DIMENSIONAL CONVECTION MODEL WITH NON-NEWTONIAN VISCOSITY
A.M. Bobrov and А.A. BaranovThe structure of mantle convection and spatial fields of superlithostatic pressure and vertical and horizontal stresses in the Earth's mantle are studied in a 2D numerical model for the mantle with non-Newtonian viscosity and heat sources. The model demonstrates a jump-like motion of subduction zones and reveals abrupt changes in the stress fields depending on the stage of slab detachment. The stresses decrease dramatically in the areas without slabs.The horizontal stresses σ xx , superlithostatic pressure, and vertical stresses σ zz in the part of the mantle lacking intense near-vertical flows are approximately equal, varying within ±6, ±8, and ±10 MPa, respectively. However, these fields are stronger in the areas of descending slabs, where the values of the above parameters are about an order of magnitude higher (±50 MPa). This result agrees with the current views of the oceanic slabs as the most important agent of mantle convection.We have found significant differences between the σ xx , σ zz , and pressure fields. The pressure field reveals both the vertical and horizontal fe...