Компьютерное моделирование поддвига и субдукции при столкновении плит

Проводится математическое моделирование коллизии плит, при которой одна плита погружается в мантии под другую. Задачи деформирования коры и мантии решаются численно, так что для пространственной дискретизации уравнений механики деформируемого тела используется метод конечных элементов, а для эволюции процесса коллизии - пошаговое интегрирование уравнений квазистатического деформирования тел. Задачи движения плит решаются в геометрически нелинейной постановке в двумерном приближении (плоская деформация) с учетом больших деформаций тел и контактных взаимодействий плит и мантии с использованием пакета MSC.Marc 2005, в котором реализованы формулировки уравнений с требуемыми типами нелинейностей. Тот участок земной коры, который не имеет тенденции к погружению в мантию, моделируется заданным движением абсолютно жесткого тела. Другой участок земной коры, который в силу свойств начальной геометрии должен затонуть, моделируется деформируемым твердым телом из упругопластического материала с упрочнением. Мантия моделируется идеальным упругопластическим материалом с небольшим пределом текучести. Рассматриваются участки земной коры с разными геометрическими параметрами. Показано, что в стандартных условиях реализуется поддвиг одной плиты под другую плиту, а при некотором начальном утолщении плиты в зоне контакта возможна субдукция (глубокое погружение) плиты в мантию. Из компьютерного моделирования коллизии плит следует, что в последнем случае надо учитывать известный экспериментальный факт уплотнения материала затонувшего участка плиты.