Состав лаборатории насчитывает 17 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 2 доктора геолого-минералогических наук, 6 кандидатов наук, а также квалифицированных инженеров – исследователей и инженеров.
Схема конвективных течений в мантии при наличии зон субдукции; профиль скорости течения u в верхней и нижней мантии и профиль сверхадиабатической температуры T – Tad в нижней мантии представлены по (Dobretsov, Kirdyashkin, 1998; Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., 2008); dк – толщина теплового пограничного слоя у границ 670 и 2900 км. 1 – океаническая литосфера; 2 – островная дуга; 3 – тепловой пограничный слой; 4 – профили температуры и скорости; 5 – линии тока; 6 – линии тока в слое С.
Контакты
телефон +7 (383) 330-85-25, E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Методы и методики
Особенность изучения геологических процессов состоит в том, что информация об их проявлениях представляется как результат законченного в данное время процесса, то есть как конечные граничные условия. Для понимания прошедшего процесса нужно решать обратную задачу, зная лишь конечные граничные условия. Обратные задачи имеют бесконечное число решений. Решение геологических задач возможно с помощью прямых (корректных) задач, но уже с помощью моделей рассматриваемого процесса. В этом случае требуется выбрать (найти) такую модель, решение задачи для которой при начальных и граничных условиях, возможных для рассматриваемого процесса, даёт конечный результат, соответствующий геологическим данным.
Поэтому решение геодинамических и петрологических задач проводится в лаборатории методами экспериментального и теоретического моделирования. Исследование геодинамических задач состоит в изучении гидродинамики, тепло- и массообмена в геодинамической модели; исследование петрологических задач проводится на основе изучения фазовой диаграммы системы, состоящей из 4-х и 5-ти оксидов. Например в фазовой диаграмме системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2 наблюдаются уже все фазы, соответствующие минералам глубинных пород. Эта система может быть основой для моделирования глубинных процессов породообразования.
Инфраструктура
Имеются разработанные и созданные в лаборатории экспериментальные установки по физическому моделированию процессов гидродинамики и теплообмена мантии Земли и в мантийных плюмах. Исследовательский коллектив обеспечен необходимым оборудованием для измерения полей скорости и температуры и последующей обработки массивов данных, а также комплексом компьютерной обработки видеоинформации по гидродинамике и теплообмену. В распоряжении коллектива имеется аппарат высокого давления типа "поршень-цилиндр", позволяющий создавать давления до 40 кбар и температуры до 2000 °С. С помощью этого аппарата проведена значительная часть исследований фазовой диаграммы системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2, синтез фаз заданного состава. Имеется всё необходимое оборудование для синтеза силикатных фаз заданного состава. Имеются модельные установки по физическому моделированию гидродинамики и теплообмена в расплаве в горизонтальном слое в условиях горизонтального градиента температуры (метод горизонтальной направленной кристаллизации – ГНК). Имеется все необходимое аналитические и измерительное оборудование для исследования химического состава, внешней морфологии и тонких деталей строения участков кристаллов.
Важнейшие достижения за 5 лет
На основе данных экспериментального и теоретического моделирования представлена схема свободноконвективных течений в астеносфере и слое “С” в зоне субдукции. Описаны основные силы, действующие на океаническую литосферную плиту в субдукционной зоне. Представлены оценки величины горизонтально направленных сил, возникающих вследствие свободной конвекции в астеносфере и перемещающих океаническую литосферную плиту к зоне субдукции, и вертикально направленных сил (термогравитационной силы и силы вследствие фазовых переходов). Оценена величина горизонтальной силы, возникающей вследствие различных величин горизонтальных градиентов температуры в верхней мантии слева и справа от субдуцирующей плиты. Представлены результаты экспериментального моделирования влияния встречных астеносферных свободно-конвективных течений на процесс субдукции. Эксперименты показывают, что положение нисходящего свободно-конвективного течения, и, следовательно, зоны субдукции зависит от отношения тепловых мощностей встречных астеносферных потоков.
На основе данных лабораторного и теоретического моделирования определена тепловая и гидродинамическая структура канала термохимического плюма, поднимающегося (выплавляющегося) к поверхности от границы ядро-мантия. В зависимости от геодинамических условий излияния выделяются следующие типы плюмов (рис. 1): плюмы, создающие крупные магматические провинции (КМП); плюмы с грибообразной головой, ответственные в том числе за формирование батолитов; плюмы, создающие рифтовые зоны. С использованием геологических данных (объем магматизма и возраст магматических провинций, размеры магматических ареалов) оценены параметры плюмов Сибири и ее складчатого обрамления: массовый расход расплава, тепловая мощность, глубина зарождения плюма, диаметр канала и головы плюма. Оценены условия зарождения и излияния расплавов для плюмов Сибирской КМП и Западно-Сибирской рифтовой системы, Вилюйского, Хангайского и Хэнтэйского плюмов. На основе лабораторного и теоретического моделирования представлена модель тепловой и гидродинамической структуры плюма с грибообразной головой и определены закономерности тепло- и массопереноса в расплаве, образующемся вследствие плавления корового слоя.
Рис. 1. Диаграмма геодинамических режимов плюмов
В отношении моделирования петрологических систем основным достижением за последние годы является разработка модели эвтектических трендов плавления, которые позволяют проследить эволюцию состава магматического расплава при его подъёме к поверхности для главных серий магматических пород. Установлены эвтектический тренд плавления для ультраосновных расплавов, для пород щелочноземельной серии, и тренд плавления с участием не диагностированной ранее фазы α-диопсида.
Информационная справка
Геодинамическое моделирование геологических процессов в мантии Земли зародилось в Институте геологии и геофизики СО АН СССР (г. Новосибирск) в 1984 г. Научный руководитель этого направления с 1988 г. – директор Института геологии и геофизики СО АН СССР, академик Н.Л. Добрецов. Лаборатория "Физического и химического моделирования" была создана в 1986 году. В 1997 г. работы этой лаборатории были отмечены государственной премией Российской федерации в области науки и техники за цикл трудов "Глубинная геодинамика". В 2006 г. цикл работ “Термохимические плюмы и их основные параметры” отмечен медалью Российской академии наук для молодых ученых РАН в области геологии, геофизики, геохимии и горных наук, в 2007 г. присуждена премия имени М.А. Лаврентьева для молодых ученых в номинации “За выдающийся вклад в развитие Сибири и Дальнего Востока”. После периода объединения лабораторий, в Институте геологии и минералогии СО РАН (директор – академик Н.П. Похиленко) в 2013 г. была создана Лаборатория физического и химического моделирования геологических процессов с включением в нее группы петрологического моделирования.
Основными направлениями исследований являются: изучение источников энергии, порождающих силы, существующие в тектонически активных областях и ответственные за процессы в них, количественное определение величины этих сил и структуры конвективных движений, вызванных ими; изучение фазовых переходов на петрологических модельных системах и их влияния на процессы тепло- и массообмена в мантии Земли; изучение процессов тепло- и массообмена, происходящих в магматических расплавах и влияние их на состав остаточного расплава вследствие процессов кристаллизационной дифференциации.
- моделирование геодинамических процессов в мантии Земли
Геодинамические процессы обусловлены гравитационными силами вследствие изменения плотности. Изменения плотности происходят в основном из-за изменения температуры и фазовых переходов. Поэтому тепло- и массообмен в мантии Земли исследуется в условиях тепловой гравитационной конвекции в верхней мантии (астеносферном слое, слое "С"), нижней мантии, в зоне субдукции (в сопряженных с ней астеносфере и слое "С") Моделью для этих задач является горизонтальный слой, подогреваемый снизу и находящийся в условиях горизонтального градиента температуры (астеносферный слой и слой "С") (рис. 2, 3).
Рис. 2. Фотография и схемы течения в слое жидкости, когда размер нагревателя xн = 2,2l. а – картина течения у стеклянной охлаждаемой поверхности в слое этилового спирта при охлаждении сверху и нагреве снизу (снимок сверху) для l = 5 мм, x0 = 30 мм, количество тепла от нагревателя Q = 31 Вт/м, числа Рэлея RaQ = 1,9 · 106 и Ra0 = 1,2 · 105. Поскольку слой жидкости прозрачен по толщине, на снимке видны контуры плоского нагревателя. Картина течения визуализировалась алюминиевыми частицами размером 10-15 мкм. Видны темные параллельные линии – это нисходящие течения валиков. Направление течения в валиках перпендикулярно к направлению течения в крупномасштабных ячейках. Слева от снимка – схема течения в разрезе по А-А. Крестиками показан уходящий поток, точками – набегающий поток; б – схема течения в вертикальном сечении слоя этанола. Показаны две крупномасштабные конвективные ячейки, профили скорости u и температуры T
Рис. 3. Картина течения в слое глицерина в окрестности x = 0 в вертикальном сечении (z = const): l = 10 мм, xн = 1.1 l,Q = 125 Вт/м
Относительно стабильным механизмом является свободно-конвективный перенос тепла и массы, периоды его пульсаций, согласно результатам моделирования, составляют (360-500) млн. лет. Но свободно-конвективный теплообмен не обеспечивает всего переноса тепла, генерируемого в ядре Земли. Поэтому включается более мобильный механизм тепло- и массообмена – плюмы, создающие горячие точки. Время выхода плюмов на поверхность составляет несколько миллионов лет. Теплообмен в плюме происходит в условиях свободной конвекции при наличии фазовых переходов – плавления и кристаллизации. Анализ интенсивности теплообмена во внешнем жидком ядре показал, что сверхадиабатический перепад температуры между подошвой и кровлей внешнего ядра составляет 0.2-0.3 оС, и на границе ядро-мантия невозможно создать перепады температуры, необходимые для формирования термиков. Нами обоснована модель зарождения термохимического плюма на ядро-мантийной границе не за счет локального повышения температуры, а за счёт локального понижения температуры плавления при наличии теплового потока из внешнего ядра в локализованной области поступления химической добавки, понижающей температуру плавления в нижней мантии. Наши исследования показали, что достаточно понижения температуры на 10-15оС, чтобы возникли такие мантийные плюмы, как Гавайский и Исландский. Мантийный термохимический плюм представляет собой канал расплава, поднимающийся от границы ядро-мантия к поверхности. Термохимический плюм является регулятором теплового режима Земли: при повышении температуры ядра активизируется плюмовый теплообмен и понижается температура ядра, при понижении до определенного уровня – затухает, что фиксируется на дневной поверхности понижением плюмового магматизма.
В зависимости от тепловой мощности, плюмы, зарождающиеся на ядро-мантийной границе под континентом проявляются следующим образом: плюмы малой мощности, не поднявшиеся до поверхности, ответственны за образование поднятий: под воздействием семейств плюмов, не достигших поверхности, образуются крупные поднятия (горные хребты и плато). Плюмы, поднявшиеся на поверхность (плюмы промежуточной мощности) – алмазоносные, так как при прорыве на поверхность выносят магматический расплав с глубины большей, чем 150 км. При дальнейшем увеличении тепловой мощности плюмы образуют грибообразную голову расплава и ответственны за образование крупных интрузивных тел в земной коре, в том числе, батолитов. Плюмы большой мощности ответственны за образование крупных магматических провинций. Выполнено лабораторное моделирование тепловой и гидродинамической структуры плюмов (рис. 4), оценены их параметры и произведено их сопоставление с геологическими проявлениями их на поверхности.
Рис. 4. Фотография канала плюма, полученного при плавлении в массиве эйкозана над локальным источником тепла. Параметры нагревателя: N = 20 Вт, ds = 20 мм, высота Hs = 30 мм, температура Ts = 54.4 °C, температура стенки Тw = 30 °С. Стрелками отмечены области сужения канала
В зоне субдукции наблюдается комплексное проявление свободно-конвективного теплообмена и плюмового магматизма. Экспериментальное моделирование показало, что зона субдукции создается в области встречных течений, имеющих противоположно направленные горизонтальные градиенты температуры (и плотности). В этой области горизонтальный градиент плотности равен "0" (рис. 5).
Рис. 5. Нисходящее течение в “океаническом крыле зоны субдукции” вдали от “континентальной окраины” для положения торцевого нагревателя 2 у подошвы слоя. Отношение количеств тепла, переданных слою нагревателями 1 и2, находящихся в противоположных торцах у подошвы слоя Q2/Q1 = 0.69. Время экспозиции снимка 3.2 с, Δx1/x0 = 0.55, где Δx1 – расстояние от восходящего потока над нагревателем 1 (“зоной СОХ) до “зоны субдукции”, x0 – длина слоя жидкости. Рабочая жидкость – трансформаторное масло
Наклон опускающейся “плиты” (нисходящего субдукционного потока) определяется распределением горизонтального градиента температуры во встречных течениях.
Кроме того, в лаборатории методом моделирования проводятся исследования влияния сил, возникающих в области субдукции, на геодинамическую структуру в субдукционной области и условия зарождения термохимических плюмов на границе верхняя – нижняя мантия.
Исследования, проводимые в лаборатории, представлены в количественном виде и выводы из этих результатов отвечают физическим законам сохранения, на которых основывается механика сплошной среды.
- моделирование петрологических систем
Основой для разработки петрологических моделей выбрана фазовая диаграмма системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2 при давлениях до 40 кбар (рис. 6). Анализ известных экспериментальных данных показывает, что именно в интервале давлений до 40 кбар проявляется максимальная изменчивость в устойчивости минералов, парагенезисов и магматических расплавов. Именно минералы, парагенезисы и магмы, образовавшиеся в этом интервале давлений, представлены на поверхности Земли и доступны для наблюдения. Область давлений свыше 40 кбар не имеет столь значительных изменений в фазовом составе и ассоциациях фаз. В этой области практически не образуются новые алюмосиликатные фазы и соответственно их ассоциации, заметные изменения происходят только в устойчивости твёрдых растворов фаз.
Рис. 6. Тренды эвтектической кристаллизации, установленные на основе экспериментальных исследований в системе CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (тренды эвтектик выделены пунктиром)
Устойчивость алюмосиликатных фаз при давлениях ниже 90-120 кбар определяется возможностью нахождения катионов алюминия в четверной координации и его переходом в шестерную при повышении давления.
При давлении 90-120 кбар и выше происходит коренная смена всего набора фаз и характера плавления, что связано с переходом катионов кремния в шестерную координацию и образованием соответствующих фаз. Эти фазы практически не представлены в парагенезисах, наблюдаемых на поверхности Земли.
Рис. 7. Фазовые взаимоотношения в системе CaO-MgO-Al2O3-SiO2 при давлениях до 300 кбар и температуре 1200 ОС
В то же время, четыре компонента, образующие систему CaO-MgO-Al2O3-SiO2, составляют 80-90 масс. % от состава глубинных горных пород, что позволяет, считать эту систему достаточно полной моделью для рассмотрения и интерпретации главных вопросов устойчивости глубинных парагенезисов и процессов магмообразования.
Для системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2 накоплен большой объем высококачественного экспериментального материала в виде отдельных сечений, полей устойчивости отдельных фаз, определены основные особенности твёрдых растворов фаз этой системы и исследованы основные особенности плавления. В частности, сотрудниками лаборатории на основе собственных экспериментальных исследований разработаны геотермобарометры для гранатовых перидотитов и эклогитов, установлены эвтектические тренды контролирующие особенности плавления для гранатовых перидотитов (эклогитовый барьер) и эвтектический тренд, позволяющий интерпретировать особенности образования пород щелочноземельной серии.
- моделирование процессов тепло- и массопереноса при росте кристаллов
Физическое моделирование условий гидродинамики и теплообмена в ростовом контейнере в условиях горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) тугоплавких оксидных соединений. Экспериментально исследуются гидродинамика и теплообмен в горизонтальном слое жидкости в условиях горизонтального градиента температуры, и проводится сопоставление результатов моделирования с реальным ростом кристаллов методом ГНК. Исследование процессов кристаллизации на стенке канала плюма, а именно, процессов самоориентации кристаллов один относительно другого при формировании их сростков и оценка движущих сил этих процессов.
Основными объектами геодинамических исследований являются конвектирующая мантия Земли и мантийные термохимические плюмы. На основе экспериментального и теоретического моделирования и геолого-геофизических данных: представлена модель тепловой и гидродинамической структуры свободно-конвективных течений в астеносфере и слое "С", оценены поля скорости горизонтальных течений и получены поля температуры, которые позволили понять природу трансформных разломов (см. рис. 2); оценены силы, вызывающие движения в субдукционной зоне и выяснены условия формирования зоны субдукции; для нижней мантии выяснена тепловая и гидродинамическая структура конвективных течений, что позволило определить механизм образования крупнейших трансформных разломов и показать, что режим нижнемантийной конвекции – развитый турбулентный. Методом экспериментального и теоретического моделирования определена структура течения в расплаве канала термохимического плюма. Построена диаграмма геодинамических режимов мантийных плюмов (см. рис. 1), связывающая тепловую мощность плюмов с характерными обстановками магматизма и тектоническими проявлениями плюмов на поверхности.
В петрологическом разделе представлены выполняемые сотрудниками лаборатории экспериментальные исследования при высоких давлениях. На их основе строится физико-химически корректная модель для петрологических исследований и интерпретаций. В качестве базового объекта для этой модели предлагается фазовая диаграмма системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (см. рис. 6), полученная путём согласования экспериментальных данных методом топологического анализа. На основе этой модели производится анализ условия происхождения главных типов глубинных пород, рассматриваются генетические вопросы классификации глубинных парагенезисов, строится схема фаций глубинных пород и решаются главные процессы, связанные с глубинным магматизмом.
Объектом кристаллофизических исследований являются процессы тепло- и массопереноса при росте кристаллов. Процессы роста кристаллов относятся к микромасштабным, но закономерности тепло- и массообмена для них те же самые, что и для геодинамических процессов. Исследовано срастание кристаллов на стенке канала плюма. Силы при образовании параллельных сростков достаточны для самоориентации двух кристаллов с совершением работы более 3×10-5Дж. Данные исследования важны для понимания закономерностей образования острой кромки сужения канала плюма. Экспериментально исследованы условия тепло- и массообмена при ГНК тугоплавких оксидных соединений в случае нагрева снизу задней стенки ростового контейнера. Установлено, что нагрев задней части контейнера при выращивании кристаллов методом ГНК позволяет существенно изменить массообмен в расплаве и обеспечивает более эффективное перемешивание.
Рис. 8. Теневая картина фрагмента продольного сечения кристалла BeAl2O4:Ti3+: I – концентрационная полосчатость, II – области захвата включений, III – профиль скоростей потоков в слое жидкости толщиной 16 мм. В качестве модельной жидкости использовался этанол (число Прандтля Pr = 14, число Рэлея Ra = 1.04 · 108, число Грасгофа 7.43 · 106)
Рис. 9. Пластины, вырезанные поперек выращенного кристалла хризоберилла, легированного оксидом хрома: темные участки – области с повышенной концентрацией хрома
Зав. лабораторией д.г.-м.н. А.А. Кирдяшкин c 2003 г. по 2018 г. в должности доцента кафедры минералогии и петрографии (https://nsu.ru/mip) преподавал лекционный курс "Геодинамика" для магистрантов геолого-геофизического факультета НГУ. В настоящее время является доцентом кафедры Общей и региональной геологии ГГФ НГУ и в рамках преподавательской деятельности читает курс лекций "Моделирование геодинамических процессов" для магистрантов.
Граниты и эволюция Земли. II международная геологическая конференция (17-20 авг. 2014 г., Новосибирск, Россия).
Всероссийское совещание “Разломообразование в литосфере и сопутствующие процессы”. (Иркутск 11-16 авг. 2014). Иркутск: ИЗК СО РАН.
Рабочее совещание по проблемам мантийных плюмов, Ольхон, 31 мая 2014.
Российская национальная конференция по теплообмену (РНКТ-6), общий проблемный доклад, Москва, МЭИ, 28 октября 2014.
The 4th Russia-Japan-USA Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies . June 9-12, 2015 IMT, ISSP, Chernogolovka, Russia.
40th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, IRMMW 2015, Hong Kong, China, August 23rd-28th. 2015.
Всероссийское совещание “Флюидный режим эндогенных процессов континентальной литосферы” (6-9 октября 2015). Иркутск: ИЗК СО РАН.
Вторая конференция. Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ". Москва, 25-27 января 2016 г.
XVII Всероссийское совещание по экспериментальной минералогии 6-9 сентября 2015 г. Сосновка – Новосибирск, 2015.
Всероссийский ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. Москва, 21-22 апреля 2015 года. М: ГЕОХИ РАН.
Корреляция алтаид и уралид: магматизм, метаморфизм, стратиграфия, геохронология, геодинамика и металлогения. Третья международная научная конференция. Новосибирск: Институт геологии и минералогии СО РАН, 29 марта-1 апреля 2016.
Всероссийский ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. Москва, 19-20 апреля 2016 года. М: ГЕОХИ РАН, 2016.
Рабочее совещание: Месторождения алмазов. процессы формирования, закономерности локализации, методы прогнозирования и поисков 6-7 октября 2016, Новосибирск.
Юшкинские чтения – 2016, Сыктывкар, 17-20 мая 2016 г.
Современные направления развития геохимии. Материалы Всероссийской конференции посвященной 60-летию Института геохимии СО РАН и 100-летия со дня рождения академика Л.В. Таусона, Иркутск, 2017.
Геология и минерагения Северной Евразии. Совещание, приуроченное к 60-летию Института геологии и геофизики СО АН СССР, Новосибирск ,3-5 окт. 2017.
XXXIII СИБИРСКИЙ теплофизический семинар, посвященный 60-летию Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, 6-8 июня 2017
Корреляция алтаид и уралид: глубинное строение литосферы, стратиграфия, магматизм, метаморфизм, геодинамика и металлогения. Четвертая международная научная конференция, 2-6 апреля 2018, Новосибирск, Россия.
Список основных проектов и публикаций
РФФИ 93-05-14021 Экспериментальное и теоретическое моделирование глубинной геодинамики (1993-1995) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
РФФИ 96-0566049 Экспериментальное и теоретическое моделирование взаимодействия верхнемантийных, нижнемантийных движений и тепловых плюмов (проблемы периодичности и нестабильности (1996-1998) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
РФФИ 99-05-64689 Влияние зон субдукции и плюмов тепловой и химической природы на геодинамическую структуру верхней и нижней мантии (экспериментальное и теоретическое моделирование) (1999-2001) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
РФФИ 98-05-65196 Физическое и химическое моделирование гидродинамики и тепло-массообмена процессов минералообразования в расплаве и надкритических растворах. (1998-2000) (руководитель: д.т.н. А.Г. Кирдяшкин)
РФФИ 01-05-64701 Моделирование влияния тепловых и гидродинамических условий кристаллизации расплава и надкритических растворов на закономерности примесно-дефектной структуры кристаллов в процессе минералообразования (2001-2003) (руководитель: д.т.н. А.Г. Кирдяшкин)
РФФИ 02-05-64627 Влияние мантийной конвекции и плюмов термохимической природы на конвективную структуру во внешнем ядре (экспериментальное и теоретическое моделирование) (2002-2004) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
РФФИ 05-05-64899 Основные параметры термохимических плюмов и геодинамические процессы при подъёме и излиянии плюмов (экспериментальное и теоретическое моделирование, природные объекты) (2005-2007) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
РФФИ 07-08-00183 Экспериментальное и теоретическое моделирование гидродинамики и теплообмена при росте кристаллов из расплава в поле гравитационных и центробежных сил (2007-2009) (руководитель: д.т.н. А.Г. Кирдяшкин)
РФФИ 08-05-00301 Взаимодействие мантийных термохимических плюмов с горизонтальными мантийными течениями и литосферой (экспериментальное и теоретическое моделирование, природные объекты) (2008-2010) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
РФФИ 10-08-00441 Экспериментальное моделирование влияния гидродинамики и теплообмена в условиях свободной и вынужденной конвекции на формирование реальной структуры монокристаллов (2010-2012) (руководитель: д.т.н А.Г. Кирдяшкин)
РФФИ 11-05-00543 Тепловая и гидродинамическая структура свободно – конвективных течений в канале плюма с учётом силы Кориолиса (экспериментальное и теоретическое моделирование и его геологические приложения) (2011-2013) (руководитель: академик Н.Л. Добрецов)
Междисциплинарный интеграционный проект № 87: "Формирование крупных магматических провинций в результате плюм – литосферных взаимодействий (на основе изотопно – геохимических данных геодинамического и теплофизического моделирования" (координатор академик М.И. Кузьмин, руководитель блока (ИГМ СО РАН) д.т.н. А.Г. Кирдяшкин);
Междисциплинарный интеграционный проект № 20 "Глубинные источники вулканизма в зонах субдукции" (координатор академик Н.Л. Добрецов, руководитель блока (ИГМ СО РАН) д.т.н. А.Г. Кирдяшкин;
Базовый проект VIII.66.1.2."Экспериментальное и теоретическое моделирование тепловой и гидродинамической структуры термохимического плюма и влияния плюмов на состав и строение литосферы"(№ 01201361177) – научный руководитель д.т.н. А.Г. Кирдяшкин (2013-2016);
Базовый проект "Моделирование тепловой и гидродинамической структуры плюмов для определения условий формирования магматических расплавов и их влияния на вещественный состав и структуру литосферы Северной Евразии" (№ 0330-2016-0016) – научный руководитель д.г.-м.н. А.А. Кирдяшкин (2017 – н/вр).
Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Силы, действующие на субдуцирующую океаническую плиту // Геотектоника, 2014, № 1, с.62-76
Томас В.Г., Смирнов С.З., Козьменко О.А., Дребущак В.А., Каменецкий В.С. Образование и свойства водно-силикатных жидкостей в системах Na2O-Al2O3-SiO2-H2O и гранит-Na2O-SiO2-H2O при 600 °С и 1.5 кбар. // Петрология, 2014, Т.22, №3, с.327-344.
Zhukova E.S., Torgashev V.I., Gorshunov B.P., Lebedev V.V., Shakurov G.S., Kremer R.K., Pestrjakov E.V., Thomas V.G., Fursenko D.A., Prokhorov A.S., Dressel M. Vibrational states of a water molecule in a nano-cavity of beryl crystal lattice // The Jour. Chemical Physics, 2014, 140, p. 224317-1 ... 224317-11.
Gorshunov B.P., Zhukova E.S., Torgashev V.I., Motovilova E.A., Lebedev V.V., Prokhorov A.S., Shakurov G.S., Kremer R.K., Uskov V.V., Pestrjakov E.V., Thomas V.G.,Fursenko D.A., Kadlec C., Kadlec F., Dressel M. THz-IR spectroscopy of single H2O molecules confined in nanocage of beryl crystal lattice // Phase Transitions, 2014, (электронная версия), DOI: 10.1080/01411594.2014.954247.
Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Мантийные термохимические плюмы, не прорвавшиеся на поверхность, и их влияние на формирование поднятий // Геотектоника, 2015. – № 4. – С. 86-96.
Томас В.Г., Гаврюшкин П.Н., Фурсенко Д.А. Регенерация сферической поверхности монокристаллического шара: численное 2-D моделирование // Кристаллография, 2015. – Т. 60. – С. 640-650.
Mashkovtsev R.I., Thomas V.G., Fursenko D. A., Zhukova E.S., Uskov V.V., Gorshunov B.P. FTIR spectroscopy of D2O and HDO molecules in the c-axis channels of synthetic beryl // American Mineral., 2016. – V.101. – №1. – P. 175-180.
Galkin V., Gartvich Y. Thermal expansion and evaluation of almandine heat capacity // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2015. – V. 122. – N 3. – P. 1239-1244.
Сурков Н.В. Журко З.Ф., Егонин И.А., Банушкина С.В. Физико-химическая модель эволюции состава магматических расплавов от ультраосновного до гранитного // Потенциал современной науки, 2015. – № 4. – С. 76-82.
Kuryaeva R.G., Dmitrieva N.V., Surkov N.V. Refractive index and compressibility of LiAlSi3O8 glass in the pressure range up to 6.0 Gpa // Materials Research Bulletin, 2016. – V. 74. – N 1. – P. 360-366.
Mashkovtsev R.I., Thomas V.G., Fursenko D.A., Zhukova E.S., Uskov V.V., Gorshunov B.P. FTIR spectroscopy of D2O and HDO molecules in the c-axis channels of synthetic beryl // American Mineral., 2016, v.101, №1, p.175-180.
Gavryushkin P.N., Thomas V.G., Bolotina N.B., Bakakin V.V., Golovin A.V., Seretkin Yu.V., Fursenko D.A., Litasov K.D. Hydrothermal synthesis and structure solution of Na2Ca(CO3)2 – “synthetic analogue” of mineral nyerereite // Crystal Growth & Design, 2016, 16 (4), p. 1893-1902.
Gorshunov B.P., Torgashev V.I., Zhukova E.S., Thomas V.G., Belyanchikov M.A., Kadlec C., Kadlec F., Savinov M., Ostapchuk T., Petzelt J., Prokleska J., Tomas P.V., Pestrjakov E.V., Fursenko D.A., Shakurov G.S., Prokhorov A.S., Gorelik V.S., Kadyrov L.S., Uskov V.V., Kremer R.K., Dressel M. Incipient ferroelectricity of water molecules confined to nano-channels of beryl // Nature Comm.|7:12842|DOI: 10.1038/ncomms12842.
Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Прорыв мантийных термохимических плюмов промежуточной тепловой мощности на поверхность // Геотектоника, 2016, № 2, с. 78-92.
Гуров В.В., Кирдяшкин А.Г. Физическое моделирование оптимизации условий тепломассообмена при выращивании крупных кристаллов методом горизонтальной направленной кристаллизации // Прикладная механика и техническая физика, 2016, № 4, с. 84-90.
Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г. Параметры плюмов Северной Азии // Геология и геофизика, 2016, т. 57, № 11, с.1949-1968.
Thomas V.G., Daneu N., Rečnik A., Fursenko D.A., Demin S.P., Belinsky S.P., Gavryushkin P.N. Crystallographic Assembly of Macroscopic Crystals by Subparallel Splicing of Multiple Seeds // Cryst. Growth Des., 2017, 17 (2), pp. 763-773.
Golovin A.V., Korsakov A.V., Gavryushkin P.N., Zaitsev A.N., Thomas V.G., Moine B.N. Raman spectra of nyerereite, gregoryite, and synthetic pure Na2Ca(CO3)2: diversity and application for the study micro inclusions // J. Raman Spectrosc. (2017).
Thomas V.G., Daneu N., Rečnik A., Mashkovtsev R.I., Dražić G., Drev S., Demin S.P., Gavryushkin P.N., Fursenko D.A. Micro-sectoriality in hydrothermally grown ruby crystals: the internal structure of the boundaries of the growth sectors // CrystEngComm., 2017. V. 19. P. 6594-6601.
Belyanchikov M.A., Zhukova E.S., Tretiak S., Zhugayevych A., Dressel M., Uhlig F., Smiatek J., Fyta M., Thomas V.G., Gorshunov B.P. Vibrational states of nano-confined water molecules in beryl investigated by first principles calculations and optical experiments // Physical Chemistry Chemical Physics, 2017. V. 19(45). P. 30740-30748.
Kirdyashkin An., Kirdyashkin Al., Gurov V. Heat and mass transfer in musroom-shaped head of mantle plume // MATEC Web of Conferences 115, 09004 (2017) STS-33. 4 p.
Kirdyashkin An., Kirdyashkin Al. Crystallization differentiation of melt in the mushroom – shaped plume head // MATEC Web of Conferences 115, 09005 (2017) STS-33. 4 p.
Шакуров Г.С., Хайбуллин Р.И., Томас В.Г., Фурсенко Д.А., Машковцев Р.И., Лопатин О.Н., Николаев А.Г., Горшунов Б.П., Жукова Е.С. Субмиллиметровые спектры ЭПР иона Fe2+ в кристаллах синтетического и природного бериллов // Физика твердого тела, 2017, том 59, вып. 8, c.1576-1582.
Смирнов С.З., Томас В.Г., Каменецкий В.С., Козьменко О.А. Водно-силикатные жидкости в системе редкометальный гранит-Na2O-SiO2-H2O как концентраторы рудных компонентов при высоких давлении и температуре // Петрология, 2017, том 25, № 6, с. 1-12.
Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Гуров В.В. Параметры термохимических плюмов, ответственных за образование батолитов (по результатам экспериментального моделирования) // Геотектоника, 2017, № 4, с. 68-82.
Kirdyashkin A.G., Kirdyashkin A.A. Hydrodynamics and heat and mass transfer in mushroom-shaped heads of thermochemical plumes //Geodynamics&Tectonophysics, 2018, 9(1) p. 263-286. (in Russ.)
Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А., Гладков И.Н., Дистанов В.Э. Тепло- и массообмен и кристаллизационная дифференциация в грибообразной голове термохимического плюма // Вестник Забайкальского государственного университета. 2018. т. 24, № 2, с. 4-13.
Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Дистанов В.Э., Гладков И.Н. Экспериментальное и теоретическое моделирование структуры течения расплава в канале алмазоносного плюма //Мониторинг. Наука и технологии, 2018, №1 (34), с. 31-37.
Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н., Дистанов В.Э. Параметры мантийных термохимических плюмов, образующих грибообразную голову //Мониторинг. Наука и технологии, 2018, №1 (34), с. 38-44.
Thomas V.G., Fursenko D.A. Antiskeletal Morphology of Crystals as a Possible Result of Their Regeneration // Cryst. Growth Des. 2018. DOI: 10.1021/acs.cgd.7b01761.
Dressel M., Zhukova E.S.,· Thomas V.G.,· Gorshunov B.P. Quantum Electric Dipole Lattice Water Molecules Confined to Nanocavities in Beryl // J Infrared Milli Terahz Waves, 2018, https://doi.org/10.1007/s10762-018-0472-8
Vladykin N.V., Borovikov A.A., Dokuchits E.G., Thomas V.G. Genesis of charoite rocks in the Murun Massif, Aldan Shield, Russia // Geochemistry International, 2018, Vol. 56, No. 12, pp. 1135-1147.
Сурков Н.В., Банушкина С.В., Гартвич Ю.Г. Особенности плавления ассоциаций с α-диопсидом в сечении CaMgSi2O6 – Ca0,5AlSi2O6 при атмосферном давлении // Вестник Забайкальского государственного университета. 2018. Т.24, № 7, с. 51-59.
Golitsyna Z.F., Banushkina S.V., Surkov N.V. Comparison of the compositions of crystalline aluminosilicate rocks and their minerals in planar triangular projection // Russian Geology and Geophysics 59 (2018), p. 257-267.
