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 zZ/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