ОБ ОДНОЙ НОВОЙ ФОРМЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОРЫ

Ю.Л.Ребецкий, Москва, ИФЗ РАН, reb@ifz.ru
ОБ ОДНОЙ НОВОЙ ФОРМЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ
КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОРЫ
•
Горные поднятия и крупные опускания поверхности коры – котловины проявляют
себя в поле напряжений как антиподные динамо пары.
•
Эрозионно-денудационные процессы следует рассматривать
энергетического влияния на состояние коры и литосферы.
•
Упругая сжимаемость неотъемлемое свойство горных пород, которое оказывает
влияние на характер конвективных течений.
•
Объемное упругое сжатие, вызываемое гравитационными силами, доставляет
максимальный вклад в потенциальную энергию упругих деформаций в сравнении с
девиаторной компонентой и с другими видами воздействия.
•
В процессе конвективных течений в литосфере геосреда стремится в положение
минимума не только потенциальной энергии гравитационных сил, но и минимума
потенциальной энергии внутренней упругой деформации.
как
факторы
•
Данные о напряжениях верхних горизонтов коры, полученные in-situ
методами в горном деле, показывают, что в областях поднятия
платформенных и горно-складчатых областей в большом числе замеров
оси главных сжимающих напряжений ориентируются субгоризонтально.
Эти же наблюдения определяют, что в областях устойчивого опускания
(осадочные бассейны) оси главных сжимающих напряжений
субвертикальны.
•
Результаты тектонофизической реконструкции природных напряжений
по данным о механизмах очагов землетрясений также показывают, что в
коре котловин и крупных межгорных впадин
имеет место
геодинамический режим горизонтального растяжения и сдвига, а в коре
хребтов, антиклинальных поднятий и поднятых массивов –
геодинамический режим горизонтального сжатия.
Данные замеров in situ напряжений в горных породах
100%
100%
50%
50%
Горно-складчатые области
и кристаллический фунд.
 z  plt
Осадочные бассейны
[Марков, 1972].
z
 x   y / 2 z
(МПа)
Глубина (м)
Вертикальные напряжения
Области горизонтального сжатия  z   x , .y
превалируют над областями горизонтального растяжения  x , y   z
в кристаллическом фундаменте в горных поднятий.
Вертикальные напряжения близки к весу
горных пород .
[Brady, Bzown, 2004]
0.8
Внешнее Воздействие к Подошве Коры
?
?
?
Внешним воздействием к подошве коры невозможно сформировать
наблюдаемую в природе динамо пару
Проблема неустойчивости гравитационного
напряженного состояния
Уравнение движения в безразмерных переменных


 u z  Rbu z , z  0
Rb 
 0 gH
x X /H
zZ/H
K
 0 -Усредненная
-плотность
Уравнение баланса импульса сил содержит
член
с коэффициентом,
определяющим
возможность потери устойчивости начального
гравитационного состояния
Вид искомой функции
u z  C exp( z) cos(x)
L
H
L
-Удвоенный
горизонтальный
размер ячейки
H
- Мощность слоя
Соотношение для геометрических параметров

2


  H / L
  2  2   2  Rb   0
Решение стационарного уравнения
u z  C1Ch( 1 z )  C2 Sh(  2 z )  C3 Exp(  3 z )  C4 Exp(  4 z )cos(x)



1   2  
2
 2  0
2
  2  Rb   0



 3, 4  Rb  Rb2  4 2 / 2
Неустойчивость гравитационного напряженного состояния
Различный тип краевых условий на
продольных границах может обеспечить
разный характер течения в слое (осадочный
бассейн, кора, верхняя мантия …) и разный
тип конечной его формы.
 xz  0
u z  0
z
Свободная верхняя граница
Изостазия для нижней границы
2) Грыжа
 0  0
zz
xz
При условии эрозии поверхности
z
Устойчивое состояние
x
x
 xz  0
u z  0
u zu  k u zd  xz  0
Свободные продольные границы
Свободная верхняя граница
1) Кровля   0
 0
z
zz
3) Волна
xz
При условии эрозии поверхности
z
 zz  0
 xz  0
При условии эрозии поверхности
x
u z  0
 xz  0
x
 zz  0
 xz  0
Неустойчивость осадочного бассейна
в условиях поверхностной эрозии
3
u

 xx
P

Заключение
•
Требование минимума внутренней энергии объемных упругих деформаций сжатия
определяет возможность возникновения адвекции в твердых телах, обладающих на
больших временах ползучестью.
•
Наличие на поверхности коры процессов эрозии и денудации определяет
формирование в земной коре и литосфере процессов тектонического конвективного
течения, обеспечивающих формирование антиподным динамо пар – поднятий и
опусканий поверхности.
•
Новую форму неустойчивого состояния твердых тел, обладающих ползучестью,
предлагается именовать эрозионно-гравитационной неустойчивостью упругопластических сред.
•
Применительно к горным породам процессы эрозионно-гравитационной
неустойчивости возникают в периоды падения вязкости пород коры и литосферы