З В І Т

про наукову роботу кафедри фізики Землі за 2011 р.

1. Діяльність провідних наукових шкіл.

Одним з наукових напрямків кафедри фізики Землі є подальший розвиток методів теоретичного дослідження характеристик фізичних полів Землі у розв’язку геологічних, інженерно-геологічних та екологічних задач та розробка нових підходів аналізу проявёу фізичних полів Землі та фізичних основ, математичних методів для вирішення задач моделювання термодинамічних процесів у корі та мантії Землі. Розроблено чисельний метод аналізу для комбінованої моделі “в’язка мантія – плаваючий в ній пружний континент” з урахуванням контактних умов між ними та рівності температур верхньої границі мантії та підошви континенту. Другим основним напрямком є дослідження процесів розсіяння у різних типах фізичних систем. Розвинуто теоретичні основи та програмне забезпечення для методики комплексного аналізу результатів скінченно-елементного 2D- та 3D-моделювання термодинамічних процесів у корі та мантії Землі з неоднорідним розподілом густини. Запропоновано послідовний покроковий алгоритм розв’язування систем рівнянь для мантії та континенту. Для візуального відображення мантійних структур запропоновано алгоритм побудови ліній течії мантійної речовини.

2. Держбюджетні теми.

На кафедрі виконувалась міждисциплінарна фундаментальна науково-дослiдна тема ОБ-35Ф разом із кафедрою теоретичної фізики за координаційним планом Міністерства Освіти і науки України

Міждисциплінарна фундаментальна держбюджетна науково-дослiдна тема “Розвиток теорії та моделювання термодинамічних процесів у корі та мантії Землі” (№ державної реєстрації 0109U002099)

Наукові керівники:

Ткачук В.М., професор кафедри теоретичної фiзики Львівського національного університету імені Івана Франка, доктор фiзико-математичних наук, професор;

Фурман В. В., завідувач кафедри фізики Землі Львівського національного університету імені Івана Франка, кандидат фізико-математичних наук, доцент.

Виконавці: штатні — 1; сумісники — 4

з них: академіків, чл.-кореспондентів, док. наук — 0,

канд. наук. — 3; докторанти, аспіранти — 0; студенти — 1.

Термін виконання роботи: 1.01.2009 – 31.12.2011 рр., обсяг фінансування: всього 150 тис. грн., зокрема на 2011 рік 50,441тис. грн.

Узагальнені результати виконання теми:

· Описано залежність теплового стану мантії від можливих варіацій температури на межі ядро – мантія, побудовано математичну модель тепломасопереносу та конвекції в мантії Землі. Виявлено зв’язок між інтенсивністю конвективних процесів теплопереносу в мантії й тепловим потоком у корі Землі.

· Розвинуто геодинамічні моделі будови Землі, що враховують нелінійні рівняння стану та рівняння для потоку фрагментів мантії з великою в'язкістю і неоднорідним розподілом густини та нелінійною взаємодією з іншими фрагментами мантії та літосфери;

· Розвинуто теоретичні основи та програмне забезпечення для методики комплексного аналізу результатів скінченно-елементного 2D-моделювання термодинамічних процесів у корі та мантії Землі.

· Розроблено узагальнену гетерогенну математичну модель - в'язка нестислива мантія і земна кора як термопружна тонка пластина. Запропоновано послідовний покроковий алгоритм розв’язування систем рівнянь для мантії та континенту.

· Отримано числові результати щодо комп’ютерного моделювання палеогеодинамічних систем та дано їхню геологічну інтерпретацію на прикладі регіону Українських Карпат.

Зокрема, за звітний 2011 рік

· Розглянуто математичну постановку еволюційної задачі для процесів тепломасопереносу на межі кори та мантії Землі, що враховує в рамках нелінійної теорії в’язкопружнопластичності термодинамічні характеристики реологічно неоднорідного геологічного середовища. Запропоновано методику розв’язування рівнянь гетерогенної моделі з використанням варіаційних принципів та скінченно-елементного підходу.

· Удосконалено методику та програмне забезпечення комп’ютерного моделювання та 2D-візуалізації термодинамічних характеристик геологічних структур, зокрема траєкторій напружень.

2.1. Резюме.

Розвинуто термодинамічні моделі для кори та мантії Землі, що враховують нелінійні рівняння стану та рівняння для потоку фрагментів мантії з великою в'язкістю і неоднорідним розподілом густини та нелінійною взаємодією з іншими фрагментами мантії та літосфери. Розроблено методики комп’ютерного моделювання термодинамічних характеристик геологічних структур. Запропоновано методику розв’язування рівнянь гетерогенної моделі "в’язка мантія–пружно-пластичний континент" з використанням варіаційних принципів та скінченно-елементного підходу.

Удосконалено фізичну та математичну модель для розрахунку процесів масотеплопереносу на межі кори та мантії, що враховує в’язкопружнопластичності термодинамічні характеристики реологічно неоднорідного геологічного середовища.

Thermodynamical models of the Earth crust and mantle are developed taking into account nonlinear equations of state for fragments of mantle with high viscosity and heterogenic distribution of density and nonlinear interaction between parts of the model. The methods of computer modelling of the thermodynamical characteristics using finite element method are developed. The physical and mathematical model for computing the mass and heat transport on the edge of mantle and crust, taking into account the inhomogeneous visco-elasto-plastical properties of geological bodies are improved.

The theoretical framework and software techniques for integrated analysis of the finite element 2D-and 3D-simulation thermodynamic processes in the crust and mantle of the earth with an inhomogeneous density distribution.

2.3. Опубліковано статей – 17, тез доповідей на конференціях – 12.

5 Інші форми наукової діяльності (робота спеціалізованих вчених, експертних рад, рецензування та опонування дисертацій тощо).

Фурман В.В. – член редколегії Вісника Львівського університету. Серія геологічна.

Бубняк І.М. – член редколегії Праць наукового товариства ім. Шевченка.

Відгуки на автореферати:

1. Фурман В.В., Хом’як М.М. Відгук на автореферат дисертації Пака Руслана Михайловича “Моделювання хвильового поля, збудженого довільно орієнтованою дислокацією у вертикально-неоднорідному півпросторі”, поданої на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю наук 04.00.22 – геофізика.

2. Фурман В.В., Хом’як М.М. Відгук на автореферат дисертації Хекала Петра Івановича “Прогнозування фізичних і колекторських властивостей порід-колекторів та оцінка їх нафтогазонасиченості за сейсмоакустичними даними”, поданої на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю наук 04.00.22 – геофізика.

6. Зовнішні зв’язки

6.1.Співпраця з науковими установами НАН та галузевих академій наук України

Договір про науково-педагогічну співпрацю з Карпатським відділенням Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України.

6.2. Співпраця із зарубіжними науковими установами та фірмами

Наукове стажування (ас. Павлюк О.М.) в Інституті геофізики університету м. Леобен в Австрії з 3.11 по 24.11.2010 (стипендія OEAD).

8. Студентська наукова робота

Участь у виконанні держбюджетної тематики – 1 студент.

Керівництво науковою роботою студента 5-го курсу Накапелюха М. – (Керівник Бубняк І.М.)

Підготовка студентів Накапелюха М. та Ціхонь Т. до виступу на другій студентській міжнародній конференції, Рига, Латвія, 2011 р. (Керівник Бубняк І.М.)

Спільні публікації:

Belskyi V. GIS project “Geological map M-34-107 (Boryslav)” / V. Belskyi, Yu. Andreychuk, T. Tsikhon, Yu. Vikhot, I. Bubniak // 2nd Students' International Geological Conference, April 28 – May 01, 2011, University of Latvia. Ratnieki, Latvia. – Riga: Akademiskais Apgads, 2011. – P. 10.

Nakapelyukh M. Balanced cross section of the Skyba nappe, Outer Ukrainian Carpathians / M. Nakapelyukh, Yu. Vikhot, I. Bubniak // 2nd Students' International Geological Conference, April 28 – May 01, 2011, University of Latvia. Ratnieki, Latvia. – Riga: Akademiskais Apgads, 2011. – P. 17.

9.4.1. Статті у зарубіжних виданнях

1. Вихоть Ю. М. Напряженно-деформированные состояния и динамика Ски¬бового Покрова Украинских Карпат / Ю. М. Вихоть, И. Н. Бубняк, М. В. Накапелюх // Современная тектонофизика. Методы и результаты. Материалы Вто¬рой молодежной школы семинара. – М.: ИФЗ, 2011. – Т. 1. – С. 28–35.

2. Накапелюх М. В. Сбалансированный разрез Скибового покрова Украинских Карпат, долина реки Сукиль / М. В. Накапелюх, Ю. М. Вихоть, И. Н. Бубняк // Современная тектонофизика. Методы и результаты. Материалы Второй молодежной школы-семинара (17-21 октября 2011 г., г. Москва). – М.: ИФЗ, 2011. – Т. 1 – С. 187–190.

3. Identification and characterization of the Streptomyces globisporus 1912 regulatory gene lndYR that affects sporulation and antibiotic production / Bohdan Ostash, Yuriy Rebets, Maksym Myronovskyy, Olga Tsypik, Iryna Ostash, Oleksandr Kulachkovskyy, Yuriy Datsyuk, Tatsunosuke Nakamura, Suzanne Walker and Victor Fedorenko // Microbiology. – 2011. – V. 157. – P. 1240–1249.

4. Luminescence properties of Eu²⁺ doped Sr-containing aggregates in CsI host / A.S. Pushak, V.V. Vistovskyy, A.S. Voloshinovskii, S.V. Myagkota,  G.B Stryganyuk, J.R. Dacyuk, P.V. Savchyn, T.M. Demkiv // HASYLAB Annual report. – 2011. – P. 900-903.

9.4.2.. Статті у вітчизняних фахових виданнях;

1. Фурман В. Теплоперенос і теплова дифузія в плині конвективних мантійних плюмів мантії Землі / В. Фурман // Вісник Львівського університету. Серія геологічна. – 2010. – Вип. 24. – C.35-49.

2. Фурман В. Використання структурно-мінералогічних відмінностей крем’яної сировини для знарядь палеоліту на Поділлі / В. Фурман // Вісник Львівського університету. Серія геологічна. – 2010. – Вип. 24. – C.210-222.

3. Фурман В. Комп’ютерне моделювання траєкторій напружень для дослідження тектонічних процесів у літосфері Землі / В Фурман, М Хом’як, Л Хом’як // Електроніка та інформаційні технології. – 2011. – № 1. – С. 229-240.

4. Фурман В. Аналіз процесу термомеханічних коливань у літосфері Землі / Віталій Фурман // Геодинаміка. – 2011. – № 2(11). – С. 313-314.

5. Фурман В. В. Моделювання мантійної конвекції та руху континентів на основі методу скінчених елементів / В В. Фурман, М. М. Хом’як // Геодинаміка. – 2011. – № 2(11). – С. 315–316.

6. Фурман В. Глобальні моделі сейсмічної томографї у дослідженні верхньої мантії Землі / Віталій Фурман // Праці НТШ. Геологічний збірник. – 2011. — Т. XXIX. – С.18-32.

7. Фурман В. Особливості побудови теплової моделі конвекції верхньої мантії Землі / Віталій Фурман // Геологія і геохімія горючих копалин. – 2011. – № 1-2. – С. 174-176.

8. Фурман В. Моделі фізичних взаємодій кори та мантії Землі/ Віталій Фурман, Микола Хом’як // Геологія і геохімія горючих копалин. – 2011. – № 1-2. – С. 176–178.

9. Віхоть Ю. М. Результати тектонофізичних досліджень флішової товщі Скибового покриву Українських Карпат у долині р. Бистриця Надвірнянська / Ю. Віхоть, І. Бубняк, М. Накапелюх // Геологічний журнал, 2011. – № 2. – С. 72–80.

10. Віхоть Ю. М. Поля напружень у флішовій товщі скиб Орівської, Сколівської та Парашки (за дослідженнями у басейні ріки Сукіль) / Ю. Віхоть, І. Бубняк // Геодинаміка. – 2011. – № 2(11). – С. 75–82.

11. Гинтов О. Б. Эволюция напряженно-деформированного состояния и динамика Скибового покрова Украинских Карпат / О. Б. Гинтов, И. Н. Бубняк, Ю. М. Вихоть, А. В. Муровская, М. В. Накапелюх // Геофиз. журн. – 2011. – Т. 33, № 5. – С. 17–34.

12. Бубняк І. Тектонофізичні дослідження флішових відкладів скиби Зелем’янки в долинах струмків Кобилець та Ягистів / Ігор Бубняк, Юрій Віхоть // Праці НТШ. Геологічний збірник. – 2011. – Т. XXIX. – C. 118–129.

13. Павлюк О.М. Методи регіонального просторово-часового моделювання геомагнітного поля / О. М. Павлюк // Геодинаміка. – 2011. – 2(11). – С. 23.

9.5.1. Тези доповідей на міжнародних конференціях.

1. Фурман В. Синергетичний підхід у дослідженні глобальних еволюційних змін кліматичної системи Землі / Віталій Фурман // Збірник матеріалів доповідей IV Міжнародної наукової конференції "Фізичні методи в екології, біології та медицині". 16-19 вересня 2011 р., Шацьк, Волинська обл. – Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011. – С. 70-73.

2. Фурман В. Моделювання глобальних і регіональних змін кліматичної системи Землі/ Віталій Фурман, Богдан Купльовський // Збірник матеріалів доповідей IV Міжнародної наукової конференції "Фізичні методи в екології, біології та медицині". 16-19 вересня 2011 р., Шацьк, Волинська обл. – Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011. – С. 117-121.

3. Фурман В. Крем'яна сировина для матеріалу знарядь палеоліту на Поділлі / Віталій Фурман // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Геологічні пам’ятки – яскраві свідчення еволюції Землі» м. Кам’янець-Подільський 16-20 травня 2011. – К.: Національний природничий музей, 2011. – С. 12-14.

4. Фурман В. Комп’ютерне моделювання фізичних процесів у корі Землі на основі методу скінчених елементів / Віталій Фурман, Микола Хом’як // Міжнародна конференція до 350-річчя Університету "Львівський національний університет імені Івана Франка: історія, виклики сучасності, візія майбутнього", 10–11 жовтня 2011 року, секція 4 "Природничі і фізико-математичні науки у Львівському університеті". – Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011. – С. 73–88.

5. Vikhot Yu. Skyba nappe flysh deposits stress fields evolution assessment / Yu. Vikhot, I. Bubniak // 2nd Students' International Geological Conference, April 28 – May 01, 2011, University of Latvia. Ratnieki, Latvia. — Riga: Akademiskais Apgads, 2011. – P. 20.

6. Belskyi V. GIS project “Geological map M-34-107 (Boryslav)” / V. Belskyi, Yu. Andreychuk, T. Tsikhon, Yu. Vikhot, I. Bubniak // 2nd Students' International Geological Conference, April 28 – May 01, 2011, University of Latvia. Ratnieki, Latvia. – Riga: Akademiskais Apgads, 2011. – P. 10.

7. Nakapelyukh M. Balanced cross section of the Skyba nappe, Outer Ukrainian Carpathians / M. Nakapelyukh, Yu. Vikhot, I. Bubniak // 2nd Students' International Geological Conference, April 28 – May 01, 2011, University of Latvia. Ratnieki, Latvia. – Riga: Akademiskais Apgads, 2011. – P. 17.

8. Gintov O. Evolution of the stress fields in the Skyba nappe, Outer Ukrainian Carpathians / O. Gintov, I. Bubniak, Yu. Vikhot, A. Murovska, M. Nakapelyukh // 9th National Conference „Neotectonics of Poland” Neotectonics of the Carpathians and Extra-Carpathian Poland: similarities and differences, Poland, Kraków, June 24–26, 2011. – P. 13–14.

9. Бубняк І. М. Деформаційні структури флішового комплексу Українських Карпат, як геологічні пам’ятки / Бубняк І.М., Накапелюх М.В. // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Геологічні пам’ятки – яскраві свідчення еволюції Землі”, 16–20 травня 2011 р., м. Кам’янець-Подільський. – Київ: Національний науково-природничий музей НАН України. – С. 22.

10. Бубняк І. М. Геологічні практики для іноземних студентів в Україні / Бубняк І.М., Деревська К.І., Павлюк О.М., Солецкі А., Слівінські В. // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Геологічні пам’ятки — яскраві свідчення еволюції Землі”, 16–20 травня 2011 р., м. Кам’янець-Подільський. – Київ: Національний науково-природничий музей НАН України. – С. 23.

9.5.2 Тези доповідей на вітчизняних конференціях.

1. Фурман В. Інформаційні засоби забезпечення моделювання обернених задач геофізики/ В. Фурман//Збірник тез "III Науково-практичної конференції Електроніка та інформаційні технології", смт. Чинадієво Закарпатської обл. , 1-4 вересня 2011. – Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011. – С. 41-43.

2. Фурман В. Сучасні методи геофізичних досліджень у середовищі інформаційних технологій / Віталій Фурман, Юрій Дацюк, Микола Хом’як, Леонід Хом’як // Збірник тез "III Науково-практичної конференції Електроніка та інформаційні технології", смт. Чинадієво Закарпатської обл., 1-4 вересня 2011. – Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011. – С. 43-45.

12. Матеріальна база підрозділу:

• Електронний скануючий мікроскоп JEOL-220
• 9 IBM/PC, мультимедійні засоби та оргтехніка
• Комп’ютерний клас на 14 робочих місць із IBM/PC(Pentium-4)
• Комп’ютерний клас на 6 робочих місць із IBM/PC для ГІС-технологій
• Комп’ютерне мережне обладнання та сервери мережі Інтернет геологічного, біологічного факультетів та наукової бібліотеки університету

Звіт заслухано та затверджено на засіданні Вченої Ради геологічного факультету, протокол № 82/11 від 17 листопада 2011 року.