1.3. Данные экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования играют важнейшую роль при выявлении физико-химических свойств веществ в различных термодинамических условиях; определении механизмов деформации, приводящих к формированию разнотипных структур; моделировании процессов, наиболее вероятных в земных недрах, и др. В настоящее время в лабораторных условиях возможно достижение всего диапазона земных температур и давлений. Моделирование структур и процессов проводится на основе теории физического подобия [3]. Реальные породы обычно заменяются маловязким материалом (канифоль, парафин, спирт и др.), что в определенной мере позволяет кратковременностью эксперимента компенсировать геологическое время. Так моделируют формирование разнотипных дислокаций и структур (Рис. 1.12, Рис. 1.13), мантийную конвекцию и многое другое.
Рис. 1.12. Примеры двухслойных физических моделей
Рис. 1.13. Сопоставление физической и геологической моделей
Структуры сжатия и растяжения на сфере (возможные пульсации объема Земли) моделируют с помощью воздушного шарика, покрытого слоем краски или клея [7]. Интересно, что при подкачивании шарика и выпуске из него части воздуха на поверхности шарика формируются определенные структуры, образованные краской (клеем), которые довольно близки реальным структурам земной коры. Моделирование экспериментальное (физическое) часто сопровождается математическим. В одном случае оно выражается в расчетах таких параметров как температура, давление, плотность, вязкость, ускорение силы тяжести и некоторых других на разных глубинных уровнях, при этом основываются на наиболее вероятном составе и свойствах вещества оболочек Земли. Более сложные варианты численного моделирования включают рассмотрение особенностей проявления различных приповерхностных и глубинных геологических процессов (адвекция, конвекция, субдукция и др.), вплоть до эволюции Земли в целом (Рис. 1.14) [5, 9, 11].
Рис. 1.14. Виртуальная картина эволюции мантии Земли