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 как факторы 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.

• 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.

Области горизонтального сжатия .

превалируют над областями

горизонталь-ного растяжения

в кристал-лическом фундаменте в горных

поднятий.

Вертикальные напряжения близки к весу

горных пород .

Осадочные бассейныГорно-складчатые области и кристаллический фунд.

Вертикальные напряжения (МПа)z zyx 2/

%100 yxz ,

%50

%100

%50 ltz pzyx ,

Гл

уби

на

(м)

0.8

[Марков, 1972].

[Brady, Bzown, 2004]

Данные замеров in situ напряжений в горных породах

? ??

Внешнее Воздействие к Подошве Коры

Внешним воздействием к подошве коры невозможно сформировать наблюдаемую в природе динамо пару

Проблема неустойчивости гравитационного напряженного состояния

0, zzbz uRu K

gHRb

0Уравнение движения в безразмерных переменных

)cos()exp( xzCuz 02222 bR

Соотношение для геометрических параметровВид искомой функции

LH /

L -Удвоенный горизонтальный размер ячейки

H - Мощность слоя

HXx /HZz /

)cos()()()()( 44332211 xzExpCzExpCzShCzChCuz

Решение стационарного уравнения

21

2/4 224,3 bb RR

022

022 bR

L

HУравнение баланса импульса сил содержит член с коэффициентом, определяющим возможность потери устойчивости начального гравитационного состояния

0 -Усредненная -плотность

Неустойчивость гравитационного напряженного состояния

0zu 0xz

0zz 0xz

x

z

Свободная верхняя граница

При условии эрозии поверхности

dz

uz uku 0xz

0zz 0xz

x

z При условии эрозии поверхности

Свободная верхняя границаИзостазия для нижней границы

0xz

0zz 0xz

x

z При условии эрозии поверхности

Свободные продольные границы

0zz

1) Кровля

2) Грыжа

3) Волна

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.

x

z 0zu 0xz

Устойчивое состояние

0zu 0xz

Неустойчивость осадочного бассейнав условиях поверхностной эрозии

3

P

u

xx

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 упруго-пластических сред.

• Применительно к горным породам процессы эрозионно-гравитационной неустойчивости возникают в периоды падения вязкости пород коры и литосферы