A benchmark study on viscoelastic self-consistent free subduction model using COMSOL Multiphysics : in the framework of 2D Lagrangian finite element method : 2차원 라그랑지안 유한요소법 틀 내에서 :2차원 라그랑지안 유한요소법 틀 내에서

금재윤; 소병달

doi:10.14770/jgsk.2019.55.2.219

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자료유형: 학술저널

저자정보: 금재윤 (강원대학교) 소병달 (강원대학교)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제55권 제2호

발행연도: 2019.4

수록면: 219 - 236 (18page)

DOI: 10.14770/jgsk.2019.55.2.219

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차갑고 밀도가 높은 해양 암석권이 맨틀 안으로 가라앉는 섭입은 판 구조 활동의 구동력이며 지구 내부 물질순환에 중요한 지구동역학적 현상이다. 지난 수십 년간 섭입 슬랩의 거동을 이해하기 위해 유한 요소법을 활용한 수치 모사 연구가 다수 수행되었다. 본 연구에서는 유한요소법에 기반한 콤솔 멀티피직스를 사용하여 슬랩이 중력에 의해 자발적으로 섭입하는 2차원 점탄성 자유 섭입 모형을 개발 및 벤치마크 하였다. 우리의 모형을 통해 구현된 슬랩 하강 속도(2.5-5.7 cm/yr)와 660 km 상변이대에서 점성도 증가로 인한 스테그넌트 슬랩의 발생은 과거 보고된 관측 및 실험 결과와 일치했다. 본 연구에서 계산한 모형 대부분이 섭입대에서 나타나는 해구 후퇴 현상을 도출했고, 충분히 빠른 해령 밀기 속도(>3 cm/yr)를 부가했을 경우에는 해구 전진 현상과 슬랩 내에 강한 응력 집중을 보였다(~3.5 GPa). 추가로 열적 매개변수와 부시네스크 근사를 도입하여 슬랩의 열적 구조와 역학적 거동 사이의 상관관계를 파악했다.

#섭입대 #자유 섭입 모형 #유한요소법 #콤솔 멀티피직스 #스테그넌트 슬랩 #subduction zone #free subduction model #finite element method #COMSOL Multiphysics #stagnant slab

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