Лаборатория геотермии (учебная работа) Профессор Г.И. Петрунин – руководитель лаборатории, Ст. преп. В.Г. Попов, аспирант В.В. Лупачик Образовательные. - презентация

1 Лаборатория геотермии (учебная работа) Профессор Г.И. Петрунин – руководитель лаборатории, Ст. преп. В.Г. Попов, аспирант В.В. Лупачик Образовательные цели лаборатории – подготовка высококвалифицированных специалистов физиков, ориентированных на изучение термического режима Земли Спецкурсы: 1.Теплофизика вещества Земли (4 курс) -54 час – проф. Г.И. Петрунин 2.Внутреннее строение и физика Земли (5 курс) – 48 час – проф. Г.И. Петрунин 3.Современные методы геофизических (4 курс) – 14 час –ст.преп. В.Г. Попов исследований Для Черноморского филиала МГУ: 1.Основы геофизики и экологии (2 курс) – 18 час – проф. Г.И. Петрунин 2. Динамика литосферы (5 курс) – 36 час – проф. Г.И. Петрунин Спецпрактикум: 1. Для смежных кафедр ОГФ (4 курс) -120 час - ст.преп. В.Г. Попов 2. Для кафедры физики Земли (4 курс) – 42 час – ст. преп. В.Г. Попов Летняя студенческая практика: Организация и проведение ежегодной полевой учебной геофизической практики (июль – август). Научный руководитель практики – проф. Г.И. Петрунин Начальник практики – ст. преп. В.Г. Попов Дипломные работы – 6, курсовые работы – 6, аспиранты -1

2 Лаборатория геотермии (научная работа) Экспериментальное изучение особенностей кондуктивной теплопередачи в геофизических средах Модели распределения температурного градиента, теплового потока, температуры и их интерпретация Модели распределения теплофизических свойств в недрах Земли МинералыГорные породы Синтетические кристаллы и модельные среды Научная цель – изучение термического режима Земли, который контролирует интенсивность и направленность большинства геофизических процессов в ее недрах (вулканизм, тектонические движения, землетрясения и др.) Публикации за отчетный период – 27, в том числе глава в монографии, изданной Лондонским Королевским Геологическим Обществом. Гранты РФФИ – 3 Учебное пособие – Теплофизические свойства вещества Земли, Г.И. Петрунин, В.Г. Попов, 2011

3 Термический режим мантии Земли Впервые, на основе высокотемпературных экспериментальных исследований особенностей кондуктивной теплопередачи в многоатомных минералах и горных породах и современных механических/сейсмических моделей Земли, рассчитана плотность теплового потока в мантии. Анализ величины и характера распределения кондуктивного потока позволил сделать следующие интересные выводы о термическом режиме мантии: 1. Рассчитанная скорость изменения температуры на различных глубинах /в рамках модели/ Распределение кондуктивного потока тепла в мантии Земли свидетельствует об охлаждении Земли в верхней мантии и ее разогрев на больших глубинах. 2. Средняя плотность теплового потока в нижней мантии / км/ на порядок меньше q вблизи поверхности Земли и в несколько раз меньше теплового потока из ядра. Возникает вопрос – чем обусловлен повышенный тепловой поток из ядра и на что он расходуется на границе с мантией. 3. Если тепловой поток из ядра связать с выделением теплоты кристаллизации внутреннего ядра и считать, что Δq на границе ядро-мантия идет на плавление вещества мантии, порождая прогнозируемые «плюмы», то возраст внутреннего ядра /начало его кристаллизации/ можно оценить в млн.лет, что соответствует началу последнего тектонического цикла в геологической истории Земли. Оценка теплового потока из ядра Земли q = -λgradT

4 Гипотеза Линдемана: для твердых тел отношение среднеквадратичной амплитуды колебаний атомов к параметру решетки является постоянной величиной на кривой плавления. Верхний предел распределения температуры в недрах Земли X m - постоянная Линдеманна, – средняя скорость сейсмических волн, – средний атомный вес вещества недр Земли, R – универсальная газовая постоянная, C – числовая константа. Мантия и внутренне ядро Земли находятся в эффективно твердом состоянии, поэтому верхним пределом температуры в этих оболочках, как правило, считают температуру плавления (Т пл ), залегающего там вещества. На основе физической гипотезы Линдеманна о начале плавления твердых тел и в рамках дебаевского акустического приближения получено соотношение, позволяющее проверить гипотезу для многоатомных кристаллических соединений (минералов) и впервые рассчитать температуру плавления вещества недр в условиях естественного залегания без задания реперных точек, используя только данные современных сейсмических и минералогических моделей Земли.

5 T пл =6000К T пл =4400К T пл =1800К ( 100км ) Верхний предел распределения температуры в недрах Земли В центре Земли Тпл 6400К; на границе внутреннего и внешнего ядра Тпл 6000К ; На границе ядро-мантия Тпл 4400К ; на глубине 100км Тпл 1800К