Генезис тангенциальных массовых сил в литосферных плитах и их роль в геодинамике

Ребецкий Ю.Л., Мягков ДС.


DOI: 10.31431/1816-5524-2020-47-3-86-97

Аннотация

Земли. Показано, что современное состояние в понимании формы физической поверхности Земли и данные о ее геоиде позволяют в масштабе усреднения в первые сотни километров определять отклонения отвесной линии от нормали к земной поверхности. Установлено, что для больших площадей литосферных плит наблюдаются систематические однонаправленные отклонения отвесной линии от нормали к поверхности. Рассчитанные по этим данным малые тангенциальные массовые силы имеют порядок n 10-4 Г/см3. При наличии устойчивого градиента поверхности на площадях в первые тысячи километров (океанские части литосферных плит) тангенциальные массовые силы могут создать дополнительные сжимающие или растягивающие горизонтальные напряжения порядка 10–15 Мпа. Эти силы, суммируясь по глубине литосферы, способны преодолеть уровень касательных напряжений 0.2–0.3 Мпа на ее подошве и поэтому они могут рассматриваться как источник движения плит.

Ключевые слова

геодинамика; физическая поверхность Земли; геоид; тангенциальные массовые силы

Полный текст:

PDF

Литература

Авсюк Ю.Н. Эволюция системы Земля-Луна и ее место среди проблем нелинейной геодинамики // Геотектоника. 1993. № 1. С. 13–22 [Avsyuk Yu.N. Evolution of the Earth-Moon system and its place among the problems of nonlinear geodynamics // Geotectonics, 1993. № 1. P. 13–22 (in Russian)].

Баркин Ю.В. Небесная механика ядра и мантии Земли: геодинамические и геофизические следствия // Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых. Ред. Ю.В. Карякин. Т. 1. М.: ГЕОС, 2005. С. 30–33 [Barkin Yu.V. Celestial mechanics of the earth’s core and mantle: geodynamic and geophysical consequences. Tectonics of the earth’s crust and mantle. Tectonic regularities of mineral deposits placement. Ed. Yu. V. Karyakin. V. 1. M.: GEOS. 2005. P. 30–33 (in Russian)].

Дмитренко А.П. Современные трансформации определения геоида. Кривой Рог: Минерал, 2012. 218 с. [Dmitrenko A.P. Modern transformations of the geoid definition. Kryvyi Rih: Mineral, 2012. 218 p. (in Russian)].

Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Гео, 2001. 2-е изд. 409 с. [Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.G., Kirdyashkin A.A. Deep geodynamics. Novosibirsk: Geo, 2001. 2nd ed. 409 p. (in Russian)].

Добролюбов А.И. Волновой перенос вещества. М.: КомКнига, 2005. 256 с. [Dobrolyubov A.I. Wave transfer of matter. Moscow: KomKniga. 2005. 256 p. (in Russian)].

Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука. 2013. 416 с. [Zharkov V.N. Internal structure of the Earth and planets. M: Nauka, 2013. 416 p. (in Russian)].

Кащеев Р.А. Современный взгляд на проблему изучения фигуры земли и фигур тел солнечной системы // Ученые записки Казанского государственного университета. 2010. Т. 152. Кн. 1. Естественные науки. С. 261–269 [Kashcheev R.A. Modern view on the problem of studying the figure of the earth and the figures of bodies of the solar system // Scientific notes of the Kazan state University. 2010. V. 152. Book 1. Natural Sciences. P. 261–269 (in Russian)].

Лейбензон Л.С. Деформация упругой сферы в связи с вопросом о строении Земли.1910. 125 c. [Leibenzon L.S. Deformationofanelastic sphere in connection with the question of the structure of the Earth. 1910. 125 p. (in Russian)].

Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Двухярусная термохимическая конвекция в мантии и ее геодинамические следствия // Проблемы глобальной геодинамики. М.: ГЕОС, 2000. С. 29–53 [Lobkovsky L.I., Kotelkin V.D. Two-tier thermochemical convection in the mantle and its geodynamic consequences // Problems of global geodynamics, Moscow: GEOS, 2000. P. 29–53 (in Russian)].

Молоденский М.С. Упругие приливы, свободная нутация и некоторые вопросы строения Земли / Труды Геофиз. Ин-та АН СССР. 1953. Т. 19. 146 с. [Molodensky M.S. Elastic tides, free nutation and some problems of the structure of the Earth / Proceedings Geophys. In-ta AS USSR. 1953. V. 19. 146 p. (in Russian)].

Мориц Х. Геодезия и картография.2001.27 с. [Moritz Kh. Geodesy and cartography. 2001. 27 p. (in Russian)].

Морозов Ю.А. Цикличность кинематических инверсий в подвижных поясах в свете лунно–земных связей // Геотектоника. 2004. № 1. С. 21–50 [Morozov Yu.A. Cyclicity of kinematic inversions in mobile belts in the light of lunar-terrestrial connections // Geotektonics. 2004. № 1. P. 21–50 (in Russian)].

Павленкова Н.И. Ротационные движения крупных элементов Земли и глобальная геодинамика // Ротационные процессы в геологии и физике. М.: КомКнига, 2007. С. 103–114 [Pavlenkova N.I. Rotational movement of major elements of the Earth and global geodynamics // Rotational processes in Geology and physics. M.: Komkniga, 2007. P. 103–114 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность горных массивов. М.: Академкнига, 2007. 406 с. [Rebetsky Yu.L. Tectonic stresses and strength of mountain massifs. M.: Akademkniga, 2007. 406 p. (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л. Оценка величин напряжений в методе катакластического анализа разрывов // ДАН. 2009. Т. 428. № 3. С. 397–402 [Rebetsky Yu.L. Estimation of stress values in the method of cataclastic analysis of shear fracture // Doklady Earth Sciences. 2009. V. 428. № 7. P. 1202–1207].

Ребецкий Ю.Л. Оценка влияния суточного вращения Земли на напряженное состояние континентальной коры // ДАН. 2016. Т. 469. № 2. С. 230–234. https://doi.org/10.1134/S1028334X1607014X [Rebetsky Yu.L. Estimation of the Influence of Daily Rotation of the Earth on the Stress State of the Continental Crust // Doklady Earth Sciences. 2016. V. 469. № 1. P. 743–747].

Ребецкий Ю.Л., Кучай О.А., Маринин А.В. Напряженное состояние и деформации земной коры Алтае-Саян // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 2. С. 271–291. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2013.01.011 [Rebetsky Yu.L., Kuchai O.A., Marinin A.V. Stress state and deformation of the Earth’s crust in the Altai-Sayan mountain region // Russian Geology and Geophysics. 2013. V 54. № 2. P. 206–222].

Ребецкий Ю.Л., Маринин А.В. Поле тектонических напряжений до Суматра-Андаманского землетрясения 26.12.2004. Модель метастабильного состояния горных пород // Геология геофизика. 2006. Т 47. № 11. С. 1192–1206 [Rebetsky Yu.L., Marinin A.V. PreseismicstressfieldbeforeSumatra-Andamanearthquakeof 26.12.2004. A model of Metastable state of rocks // Russian Geology and Geophysics. 2006. V. 47. № 11. P. 1173–1185].

Ребецкий Ю.Л., Мягков Д.С. Обратные задачи геодинамикии роль ротационных инерционных сил (Ответ на работу А.В. Викулина «Проблема ротационных движений в геологии» // Вестник КРАУНЦ. 2016. Вып. 30. № 2. С. 88–95 [Rebetsky Yu.L., Myagkov D.S. Inverse problems of geodynamics and the role of rotational inertial forces (Response to the work of A.V. Vikulin «the Problem of rotational movements in Geology» // Vestnik KRAUNTs. 2016. № 2 (30). P. 88–95 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л., Полец А.Ю. Напряженное состояние литосферы Японии перед катастрофическим землетрясением Тохоку 11.03.2011 // Геодинамика и тектонофизика 2014. Т. 5. Вып. 2. С. 469–506. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0137 [Rebetsky Yu.L., Polets A.Yu. The state of stresses of the lithosphere in Japan before the catastrophic Tohoku earthquake of 11 march 2011 // Geodynamics & Tectonophysics. 2014. V 5. Iss. 1. P. 469–506 (in Russian)].

Ревуженко А.Ф. О приливном механизме переноса масс // Изв. АНСССР. Физика Земли. 1991. № 6. С. 13–20 [Revuzhenko A.F. On the mechanism of tidal transfer of mass // Izv. ASUSSR. Physics of the Earth. 1991. P. 13–20 (in Russian)].

Сеначин В.Н., Баранов А.А. гравитационные аномалии коры и верхней мантии Центральной и Южной Азии // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Вып. 7. № 4. C. 513–528. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-4-0220 [Senachin V.N., Baranov A.A. Gravity anomalies of the crust and upper mantle for central and south Asia. Geodynamics & Tectonophysics. 2016. V. 7. Iss. 4. P. 513–528 (in Russian)].

Стейси Ф. Физика Земли. М.: Мир, 1972. 342 с. [Stacey F.D. Physics of the Earth. New York. John Wiley &Sonc, Inc. 1969. 344 p.].

Стовас М.В. Избранные труды. М.: Недра, 1975. 155 с. [Stovas M.V. Selected works. M.: Nedra, 1975. 155 p. (in Russian)].

Трифонов В.Г., Соколов С.Ю. Пoдлитосферные течения в мантии // Геотектоника. 2017. № 6. С. 3–17. [Trifonov V.G., Sokolov S.Y. Sublithospheric flows in the mantle // Geotectonics. 2017. № 6. P. 535–548].

Трубицын В.П., Рыков В.В. Мантийная конвекция с плавающими континентами / Проблемы глобальной геодинамики / Д.В.Рундквист (ред.). М.: ГЕОС. 2000. С. 7–28. [Trubitsyn V.P., Rykov V.V. Mantle convection with floating continents / Problems of global geodynamics / D.V. Rundqvist (ed.). Moscow: GEOS. 2000. P. 7–28 (in Russian)].

Хаин B.E., Полетаев А.И. Ротационная тектоника Земли // Наука в России. 2007. № 6. С. 14–21 [KhainB.E., Poletaev A.I. Rotational tectonics of the Earth // Science in Russia. 2007. № 6. P. 14–21 (in Russian)].

Bassin C., Laske G., Masters G. The Current Limits of Resolution for Surface Wave Tomography in North America, EOS Trans AGU. 2000. V. 81. F897.

Bird P., Liu Z., Rucker W.K. Stresses that drive the plates from below: Definitions, computational path, model optimization, and error analysis // JGR. 2008. V. 113. B11406. https://doi.org/10.1029/2007JB005460.

Coltice N., Husson L., Faccenna C., Arnould M. What drives tectonic plates? Science Advances. 2019. V. 5. № 10. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax4295.

Doglioni C., Panza G. Polarized Plate Tectonics // Advances in Geophysics. 2015. V. 56. P. 1–167. http://dx.doi.org/10.1016/bs.agph.2014.12.001/.

Ghosh A., Holt W.E., Haines A.J., Flesch L.M. Gravitational potential energy of the Tibetan Plateau and the forces driving the Indian plate // Geology. 2006. V. 34. P. 321–324.

Hardebeck J. Coseismic and postseismic stress rotations due to great subduction zone earthquakes // Geophysical Researches Letters. 2012. V. 39. L21313.

Hasegawa A., Yoshida K., Asano Y. et al. Change in stress field after the 2011 great Tohoku-Oki earthquake // Earth Planetary Science Letters. 2012. V. 355. P. 231–243.

Hofmann-Wellenhof B., Moritz H. Physical Geodesy. 2005. Springer Wien NewYork. 403 p.

Jeans J.H. Proc. Roy. Soc. London. 1917. ser. A. V. 93. P. 293.

Love A.E.H. Proc. Roy. Soc. London. 1909. Ser. А. V. 82. P. 73.

Jeffreys H. The Erath. London: Cambridge University Press. 1952. 485 p.

Laske G., Masters T.G., Reif C. CRUST 2.0: A new global crustal model at 2 x 2 / 2001. 1070 .degrees, edited, http://igppweb.ucsd.edu/~gabi/crust2.html.

Mooney W.D., Laske G., Masters T.G. CRUST 5.1: A global crustal model at 5°×5°, 1097 Journal of Geophysical Research, 1998. V. 103 (B1). P. 727–747.

Rebetsky Yu.L., Polets A.Yu., Zlobin T.K. The state of stress in the Earth’s crust along the northwestern flank of the Pacific seismic focal zone before the Tohoku earthquake of 11 March 2011 // Tectonophysics. 2016. V. 685. P. 60–76. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2016.07.016.

Steinberger B., Schmeling H., Marquart G. Large-scale lithospheric stress field and topography induced by global mantle circulation // Earth Planet. Sci. Lett. 2001. V. 186. P. 75–91.

Turcotte D., Shubert G. Geodynamics. Cambridge University Press; 3rd Edition. 2014. 636 p.

Tutu A.O., Steinberger B., Sobolev S.V. et al. Effects of upper mantle heterogeneities on lithospheric stress field and dynamic topography // Solid Earth. 2018. V. 9. № 3. P. 649–668. https://doi.org/10.5194/se-9-649-2018.

Zoback M.L. First- and second-order patterns of stress in the lithosphere: The Word Stress Map Project // JGR. 1992. B897. P. 11703–11728.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 Ребецкий Ю.Л., Мягков ДС.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9,
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН,
редакционная коллегия журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»
Тел.: (4152) 202048
Fax: (4152) 297982
Email: vestnik@kscnet.ru
 ISSN PRINT: 1816-5524 
ISSN ONLINE: 1816-5532

© Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
© Редакция журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»