ГЛУБИННЫЕ ОБОЛОЧКИ ЗЕМЛИ

ГЛУБИННЫЕ ОБОЛОЧКИ ЗЕМЛИ ИСТОЧНИКИ ДАННЫХ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ ЗЕМЛИ: ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ГРУППА: 1. ИЗУЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПОЛЕЙ (АНОМАЛЬНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ, РЕГИОНАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ) В Т. Ч. С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПУТНИКОВОГО ДЗЗ. 2. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ (МТЗ. . ) 3. СЕЙСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (ПРОФИЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОВ И КМПВ, МОВЗ В ПРОДОЛЬНЫХ, ПОПЕРЕЧНЫХ, ПОВЕРХНОСТНЫХ, ОБМЕННЫХ ВОЛНАХ, СЕЙСМОТОМОГРАФИЯ) ДАННЫЕ ГЕОХИМИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МИНЕРАЛОГИИ: 1. ИЗУЧЕНИЕ ГЛУБИННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ И ГАЗОВО-ЖИДКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ 2. ИЗОТОПНАЯ ГЕОХИМИЯ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ И ВЫСОКОБАРИЧЕСКАЯ МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ АНАЛОГОВОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ, А ТАКЖЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЛУБИННЫХ ПРОЦЕССОВ ДАННЫЕ ДЗЗ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПЛАНЕТОЛОГИЯ

ЛИТОСФЕРА И АСТЕНОСФЕРА РАЗДЕЛЕНИЕ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ НА ОБОЛОЧКИ, РЕЗКО РАЗЛИЧАЮЩИЕСЯ ПО СВОИМ УПРУГИМ СВОЙСТВАМ СФОРМИРОВАЛОСЬ НА ОСНОВЕ СТАНОВЛЕНИЯ ПОНЯТИЯ ИЗОСТАЗИЯ И. – ВЫРАВНИВАНИЕ КРУПНЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ (ИЗБЫТКА МАСС) В ВЕРХНИХ ХРУПКИХ ОБОЛОЧКАХ ЗЕМЛИ ЗАСЧЕТ КОМПЕНСАЦИИ ИХ НИЖЕЛЕЖАЩИМ ПЛАСТИЧНЫМ (ИЛИ ЖИДКИМ) СУБСТРАТОМ ТЕРМИН ВВЕДЕН С. ДАТТОНОМ 1889 Г. ОТСУТСТВИЕ ОЖИДАЕМЫХ АНОМАЛИЙ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ У ПОДНОЖЬЯ КРУПНЫХ ГОРНЫХ ДЖ. ЭРИ ДЖ. ПРАТТ МАССИВОВ БЫЛО ОБНАРУЖЕНО В 1740 Г. БУГЕ И КОНДАМИНОМ (АНДЫ) И ПОДТВЕРЖДЕНО ЭРИ И ПРАТТОМ В 1855 Г. В ГИМАЛАЯХ. ИМ ЖЕ ПРИНАДЛЕЖАТ ПЕРВЫЕ МОДЕЛИ ИЗОСТАЗИИ БОЛЕЕ ПОЗДНИЕ МОДЕЛИ УЧИТЫВАЛИ НЕ ТОЛЬКО ПЛОТНОСТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ «СВОБОДНО ПЛА- ВАЮЩИХ» БЛОКОВ, НО И ИХ СВЯЗАННОСТЬ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА ХРУПКОЙ ОБОЛОЧКИ (ВЕННИНГ-МЕЙНЕС).

ИЗОСТАТИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ЛЕДНИКОВОЙ НАГРУЗКИ

ЯВЛЕНИЕ ИЗОСТАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ШИРОКО РАСПРОСТРАНЕНО И В ГЕОЛОГИЧЕСКОМ ПРОШЛОМ ЗЕМЛИ (ВОСТОЧНЫЕ СКЛОНЫ НУБИЙСКОГО ЩИТА И ЗАПАДНАЯ ЧАСТЬ СИНЕКЛИЗЫ РУБ-ЭЛЬ-ХАЛИ, АРАВИЯ НА РУБЕЖЕ КАРБОНА-ПЕРМИ) ПАЛЕОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НИЖЕ ПОВЕРХНОСТИ ГЕРЦИНСКОГО (ПОСТГЛЯЦИАЛЬНОГО НЕСОГЛАСИЯ) НАИБОЛЕЕ ИНТЕНСИВНОЕ ИЗОСТАТИЧЕСКОЕ ВОЗДЫМАНИЕ И ЭРОЗИЯ (ДО 500 М) НА САМОМ ЩИТЕ И ПОГРУЖЕННЫХ ГОРСТАХ

ДРУГИЕ СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ АСТЕНОСФЕРЫ/ЛИТОСФЕРЫ СОЛИДУС

АСТЕНОСФЕРА ПЕРЕХОД ВЕРХНЕМАНТИЙНЫХ ПОРОД В КВАЗИУПРУГОЕ И СУБСОЛИДУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ОКЕАН КОНТИНЕНТ ОКЕАНИЧЕСКАЯ И СУБОКЕАНИЧЕСКАЯ ЛИТОСФЕРА

Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли переменной мощности (от первых 10 км до 350 -400 км), имеющая значительную прочность и вязкость (способная к хрупкой деформации), переходящая без резкой границы в нижележащую литосферу, прочность которой существенно ниже. Характерна её крупномасштабная делимость (литосферные плиты, микроплиты, наноплиты) и сложная вертикальная реологическая расслоенность (относительно хрупкие уровни разделены волноводами). Включает в себя земную кору, ограниченную снизу поверхностью М. со скачкообразным увеличением скоростей сейсмических волн и верхнюю «хрупкую» часть мантии. Ниже Мохо Л. характеризуется постепенным нарастанием скоростей сейсмических волн (продольным с 8. 0 -8. 2 до 8. 6 -8. 7 км/с, поперечных – с 4 до 5 км/с). Вязкость оценивается в 10 20 – 10 22 Па*с, добротность – >1000 ед. , Л. обладает сравнительно невысокой электропроводимостью. Наиболее широко распространенное представление о вещественном составе – пиролитовая модель (Ol: Px: Gr – 4: 2: 1, или базальт/перидотит – 1: 3), с постепенной сменой: Pl - лерцолит - Px-лерцолит – Gr-лерцолит – Sp-лерцолит. Рассматриваются также варианты пиклогитовой ( Px , Gr + Ol <40%) и эклогитовой ( Px , Gr + Al силикаты) моделей.

Астеносфера (термин Дж. Баррела, 1914 год) – оболочка в верхней мантии Земли, подстилающая литосферу или имеющая с ней более сложные взаимоотношения (астенолинзы), породы в которой предположительно находятся в частично подплавленном (надсолидусном) состоянии и способны к вязкому или пластичному течению под действием относительно малых напряжений, что позволяет путем медленных изостатических движений создавать условия для гидростатического равновесия вышележащей Л. и для горизонтального движения литосферных плит. Характеризуется пониженной вязкостью ( ~10 18 – 10 20 Па*с), уменьшением сейсмических скоростей, в особенности поперечных волн и их значительным поглощением (Vp – снижается до 7. 6 – 7. 8 км, с, Vs – до 3. 7 -3. 4. 0 км/с, Q до n 100 ед. ), значительным (на несколько порядков) возрастанием электрической проводимости. Состав оценивается как близкий к нижнелитосферному, температуры ~1100 -1300 о.

МОЩНОСТЬ ЛИТОСФЕРЫ

Мощность (50 -400 км) континентальной литосферы (прямо пропорциональна термическому режиму, а в пределах пассивных внутренних частей плит и возрасту)

МОЩНОСТЬ ЛИТОСФЕРЫ АФРИКА

СЕЙСМИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ ОТРАЖАЕТ НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ И КОНВЕКТИВНОГО ПЕРЕНОСА В АСТЕНОСФЕРЕ

РАССЛОЕННОСТЬ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ ЛИТОСФЕРЫ И АСТЕНОЛИНЗЫ

МОЩНОСТЬ ОКЕАНИЧЕСКОЙ ЛИТОСФЕРЫ (3 -90 км) ВОЗРАСТАЕТ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ЕЕ ВОЗРАСТУ (ОСТЫВАНИЕ, ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ) ГЛ. ОБР. ЗАСЧЕТ ЕЕ МАНТИЙНОЙ ЧАСТИ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ АСТЕНОСФЕРЫ И ЕЕ РОЛЬ В РАЗВИТИИ ТЕКТОНОСФЕРЫ

ТЕКТОНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКОЙ ДЕЛИМОСТИ ВЕРХНИХ ОБОЛОЧЕК ЗЕМЛИ 1. АСТЕНОСФЕРА – ОДИН ИЗ ГЛАВНЫХ ИСТОЧНИКОВ МАГМАТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ. 2. ТЕПЛО-МАССОПЕРЕНОС В АСТЕНОСФЕРЕ ОБЕСЕЧИВАЕТ КОНВЕКТИВНЫЕ И АДВЕКТИВНЫЕ ДВИЖЕНИЯ , КОТОРЫЕ В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ ВЫЗЫВАЮТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ. А. – ОТО- СИТЕЛЬНО АКТИВНЫЙ, Л. – ОТНОСИТЕЛЬНО ПАССИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ. 3. СУБСОЛИДУСНОЕ СОСТОЯНИЕ АСТЕНОСФЕРЫ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЭФФЕКТИВНУЮ ИЗОСТАТИЧЕСКУЮ КОМПЕНСАЦИЮ ИЗБЫТОЧНОЙ НАГРУЗКИ В ЛИТОСФЕРЕ НА 90% ПЛОЩАДИ ЗЕМЛИ ДАЖЕ ПРИ МАКСИМАЛЬНЫХ МОЩНОСТЯХ ПОСЛЕДНЕЙ 4. МОЩНАЯ КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ ЛИТОСФЕРА ОБЛАДАЕТ НАИБОЛЕЕ ОТЧЕТЛИВОЙ РЕОЛОГИЧЕСКОЙ РАССЛО- ЕННОСТЬЮ, ЧТО В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЧАСТИЧНУЮ АВТОНОМНОСТЬ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ НА ИХ ГРАНИЦАХ.

СРЕДНЯЯ, НИЖНЯЯ МАНТИЯ И ЯДРО ЗЕМЛИ

СЕЙСМОТОМОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ ЗЕМЛИ

СОВРЕМЕНАЯ МОДЕЛЬ ГЛУБИННЫХ ОБОЛОЧЕК

МАНТИЯ

МОДЕЛИ ДВУХЯРУСНОЙ И КАСКАДНОЙ КОНВЕКЦИИ

ЛИСТЕР И БУФФЕТ, 1998

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. РАЗВИТИЕ СЕЙСМОТОМОГРАФИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, И АНАЛИЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПОЛЕЙ ПОКАЗАЛИ НЕОБХОДИМОСТЬ БОЛЕЕ ДРОБНОГО ДЕЛЕНИЯ ГЕОСФЕР МАНТИИ И ЯДРА (ОТНОСИТЕЛЬНО ГОМОГЕННЫХ ОБЛАСТЕЙ ВЕРХНЕЙ, СРЕДНЕЙ И НИЖНЕЙ МАНТИИ, ГЕТЕОГЕННЫХ ШИРОКИХ ЗОН ПЕРЕХОДА В НЕЙ, ОБЛАСТЬ ПЕРЕХОДА ЯДРО-МАНТИЯ, СЛОИСТАЯ И КОНВЕКТИРУЮЩАЯ ЗОНЫ ВНЕШНЕГО ЯДРА, ВНУТРЕННЕЕ ЯДРО). 2. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ И ВЫСОКОБАРИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ И ТЕРМОБАРО- МЕТРИЯ ДЕМОНСТРИРУЕТ СЕРИЮ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, ВЕДУЩИХ К НАРАСТАНИЮ ОДНОРОДНОСТИ СОСТАВА С ГЛУБИНОЙ(ВЫСОКОПЛОТНЫЕ СИЛИКАТЫ, ОКИСЛЫ Fe, Mg, Ca, Al) – НЕСТХИОМЕТРИЧЕСКИЕ СИЛИКАТНЫЕ И ОКИСНЫЕ ФАЗЫ – МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ЯДРО 3. ОБЪЕМНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ОТРАЖАЕТ ЦЕЛЫЙ КОМПЛЕКС ФИЗИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ СРЕДЫ (ПЛОТНОСТЬ, ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ, ТЕМПЕРАТУРА, ДАВЛЕНИЕ, НАЛИЧИЕ ФЛЮИДА). 4. ГЛУБИННЫЕ ГЕОСФЕРНЫЕ ОБОЛОЧКИ ЛИШЬ ЧАСТИЧНО ЯВЛЯЮТСЯ АВТОНОМНЫМИ, ИХ ГРАНИЦЫ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЯВЛЯЮТСЯ НЕУСТОЙЧИВЫМИ. ВНУТРИ- И МЕЖОБОЛОЧЕЧНЫЙ МАТЕРИАЛЬНО- ЭНЕРГИТИЧЕСКИЙ ОБМЕН ЯВЛЯЕТСЯ ПРОЦЕССОМ НЕЛИНЕЙНЫМ, В НЕМ СОЧЕТАЮТСЯ РАЗНОМАСШТАБНЫЕ И РАЗНОСКОРОСТНЫЕ КОНВЕКТИВНЫЕ, АДВЕКТИВНЫЕ И ХАОТИЧЕСКИЕ КАСКАДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ТЕПЛО- МАССОПЕРЕНОСА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЭНЕРГИЮ ГЛОБАЛЬНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.