Тяпкин, Довбнич, 2009

Следствия:

Геоизостазия - Геоизостазия/en - Геоизостазия/ru - Гравитационное притяжение воды - Райская модель - Сдвиг полюса с учётом геоизостазии - Категория:Тектоносфера - Тяпкин 2012, Изменение положения оси вращения в теле Земли: причина, механизм и использование - Тяпкин 2013, Оценка Новой ротационной гипотезы структурообразования в тектоносфере Земли с позиций диалектического материализма - Тяпкин 2014, Новый взгляд на геотектогенез, обусловленный изменением положения тектоносферы Земли относительно оси ее вращения

Тяпкин К. Ф., Довбнич М. М. Новая ротационная гипотеза структурообразования и ее геолого-математическое обоснование. — Донецк: НОУЛИДЖ, 2009. — 342 с

http://www.evgengusev.narod.ru/fluidolit/tyapkin-2009.htmlTyapkin 2009.pdf

с. 4 получены поля напряжений в тектоносфере Земли, обусловленные изменением ротационного режима Земли2, а также – поле напряжений, обусловленных лунно-солнечными приливами для разных моделей Земли. Насколько нам известно, такие решения получены впервые в мировой практике

1.2 Земная кора и верхняя мантия

с. 15

Под тектоносферой обычно понимают верхнюю часть Земли, в пределах которой совершаются все активные тектонические процессы. Считают, что нижней границей тектоносферы является область расположения очагов самых глубоких землетрясений. Она располагается на глубинах порядка 700-900 км от поверхности Земли

с. 21, 22

в результате опускания океанического блока, происходящего, как правило, в режиме растяжения, нарушается равновесное состояние Земли (геоизостазия 55). Это нарушение частично компенсируется водным слоем, а остальная часть – подводными магматическими излияниями, образующими второй океанический слой... Процесс регулируется законом сохранения момента количества движения в пределах секторов Земли, вырезанных одинаковыми центральными телесными углами. Более подробное его описание можно найти в учебнике.

с. 23, 24

Недоразумения начинаются при использовании современного понятия земная кора для решения проблем геотектоники, т.е., при переносе данного понятия из сейсмической модели в геологическую (геолого-петрологическую)... как увязать в этой модели описанный выше переход от одной границы (М1) к другой (М2)? При любых глобальных тектонических построениях для восстановления истории развития тектоносферы в изучаемом регионе искомым должно быть положение границы М1, а не вновь образованной М2. Парадокс заключается в том, что современный подход к изучению глубинного строения тектоносферы Земли ориентирован на определение положения границы М2. Задача нахождения границы М1 принципиально разрешима, но она даже не ставится... вместо термина океанизация земной коры, по-видимому, целесообразнее пользоваться термином базификация земной коры.

с. 26

Перемещение 1 км3 вещества тектоносферы (не говоря уже о целых плитах!) нарушает сложившееся равновесие Земли (геоизостазию), восстановление которого возможно только путем деформации геоида, естественно, по законам вращающегося тела 60.

с. 38

идея использования явления изостазии, весьма популярная у геодезистов, оказалась менее популярной у геологов и, в конечном счете, была признана несостоятельной #28... Если допустить, что геологические процессы в земной коре, происходящие под действием изостатических сил, полностью соответствуют представлениям авторов рассматриваемых гипотез, то конечным их результатом должна быть полная пенепленизация земной поверхности, т.е. Земля должна приобрести форму равновесного эллипсоида вращения и любые последующие тектонические преобразования на Земле должны прекратиться. Естественно, это абсурд!... В качестве курьеза, доставшегося в наследство современным исследователям от сторонников изостатических гипотез, можно назвать способ определения численных значений вязкости и прочности гипотетической астеносферы, основанный на величине скорости послеледникового изостатического поднятия Фенноскандии. Конструктивную критику, полученных таким образом результатов, можно найти в работе Е.Н. Люстиха [29].

с. 49

вывод: Создание современной геотектонической концепции возможно только альянсом обеих групп исследователей.

Геоизостазия

с. 53

с. 56 В 1963 году опубликована замечательная работа И.Г. Клушина... Основываясь на принципе наименьшего действия он показал, что в пределах достаточно крупных секторов Земли местные изменения их радиусов должны обязательно сопровождаться вертикальным перераспределением плотности. Физическим законом, регулирующим пререраспределение плотности в пределах секторов Земли, вырезанных телесными углами  , является закон сохранения момента количества движения. В его интегральное выражение входит расстояние участвующих масс от центра планеты r в четвертой степени.

с. 58 при проникновении разлома давление резко падает, а температура остается высокой, превышающей точку плавления при вновь установившимся давлении. Расплавленное вещество (магма), увеличенное в объеме на 7-8% по сравнению с исходным, использует глубинный разлом в качестве канала для выхода на поверхность... Обсуждаемая схема отличается от классической прежде всего тем, что в основу ее положена реальная физическая картина относительного перемещения жестких блоков, а не гипотетическое “прогибание”, представление о котором возникло в позапрошлом веке, когда ученые считали, что земная кора “плавает” на магме и когда деформациям изгиба придавалось неоправданно большое значение по сравнению со скалывающими деформациями. В настоящее время известно, что достаточно хрупкая земная кора располагается на верхней мантии, упругость которой соизмерима с упругостью стали.

О траектории перемещения полюса вращения Земли по ее поверхности

с. 63 теорема, что среднее положение геомагнитного полюса за промежуток времени порядка 10⁴ лет должно соответствовать географическому полюсу

Часть II. ДЕФОРМАЦИЯ ЗЕМЛИ, ОБУСЛОВЛЕННАЯ СИЛАМИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛАНЕТЫ С КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ

с. 211, 213 использовались два варианта физических моделей: 1) в виде однородной тонкой эллипсоидальной вязко-упругой оболочки; 2) в виде толстостенной однородной эллипсоидальной упругой оболочки. При этом параметры обеих моделей принимались соответствующими известной оболочечной модели Земли Е. Буллена [2]. Методика вычисления напряжений в рамках этих моделей подробно описана в разделе #4.3... Нормальное ротационное поле напряжений в тектоносфере осложняется аномальным полем напряжений, вызванным плотностными неоднородностями, возникшими в результате ранее проходивших тектонических активизаций Земли. Численные значения аномалий геоида  , являющихся отражением плотностных неоднородностей, можновычислить по аномалиям гравитационного поля g по известной формуле Стокса [4]

4.3

Алгоритмы оценки полей механических напряжений, обусловленных нарушением геоизостазии

Алгоритм решения задачи для случая тонкой упруго-вязкой оболочки.

с. 231

с. 235 ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что Земля ведет себя как вязко-упругое тело. С одной стороны короткопериодные процессы протекают в Земле как в упругом теле, с другой - данные геологии и геофизики свидетельствуют об имеющих место процессах ползучести и релаксации в недрах планеты. Близость фигуры Земли к фигуре равновесия вращающейся неоднородной жидкости свидетельствует о том, что Земля имеет оболочечное, в реологическом смысле, строение [4,23]. В работах [28,41,49] приведено обоснование того, что механическое поведение Земли наилучшим образом описывается как поведение максвеллова тела.

с. 235 для геологической среды в целом вязкость не зависит или слабо зависит от напряжений... Вероятно, на вязкость геологической среды в целом существенное влияние оказывают особенности ее блокового строения, а именно, релаксация напряжений за счет подвижек блоков тектоносферы вдоль иерархически соподчиненных серий разломов. Как следствие, оценку реологических характеристик тектоносферы в первую очередь необходимо осуществлять не по отдельным образцам, а по косвенным данным для среды в целом.

с. 237 Переход от полученного решения упругой к решению вязко-упругой задачи осуществим на основе метода аппроксимации Ильюшина [14,15]. Метод аппроксимации позволяет решать квазистатические задачи вязкоупругости в предположении упругости объемной деформации и при наличии решения задачи в рамках упругих моделей... искомое решение задачи вязко-упругости в изображениях точно совпадает с решением упругой задачи

Алгоритм решения задачи для случая толстостенной упругой оболочки

с. 241 Сделаем допущение, что прямолинейные волокна, перпендикулярные к внешней поверхности оболочки, остаются после деформации перпендикулярными к изогнутой внешней поверхности, сохраняя при этом свою длину... Таким образом, в качестве криволинейных координат деформированной поверхности можно рассматривать все те же α1 и α2 на деформированной внешней поверхности... Следуя #26, получим выражения для единичных векторов координатных линий α1 и α2 на деформированной внешней поверхности.

с. 244, 245 допущение ... приводит к линейному закону изменения смещений по толщине оболочки, причем нормальное смещение не зависит от h. на основании закона Гука для изотропной упругой среды находим элементы тензора напряжений  ij #21

Напряженное состояние тектоносферы, обусловленное дрейфом оси вращения Земли

с. 255 При дрейфе оси вращения в меридиональной плоскости в двух квадрантах верхней оболочки планеты возникают зоны сжатия, а в двух других – растяжения. При этом будут иметь место равные широтные и меридиональные напряжения сжатия-растяжения, достигающие максимальных значений для широты ±45 ° в плоскости дрейфа оси вращения... На процесс накопления напряжений в верхней оболочке планеты существенное влияние, наряду с угловым перемещением оси вращения в теле Земли, оказывает скорость перемещения (рис. 4.23). Для современного эллипсоида при скоростях дрейфа > 1.8 °/млн. лет напряжения достигнут величины >= 10⁷ Па при угловом перемещении оси вращения Земли на ≈ 1 ° в плоскости меридиана.

4.5. Результаты расчета нормальных полей ротационных напряжений в тектоносфере Земли и их роль в геотектонике

с. 260 Использование для расчета нормального поля ротационных напряжений простейшей модели в виде тонкой оболочки имеет определенные недостатки. Одним из них является невозможность получения значений скалывающих напряжений в направлении нормали к поверхности геоида, имеющих важное значение в геотектонике. Для вычисления таких напряжений необходимо использовать в качестве модели тектоносферы Земли соответствующую ей толстостенную оболочку. К сожалению, это более сложная задача механики. Ее решение пока получено только для случая упругой тектоносферы 9,10

с. 276 В результате очередного перемещения оси вращения Земли относительно геоида, нарушается геоизостазия – изменяется напряженное состояние верхних оболочек планеты... в зонах сжатия наблюдаются преимущественно восходящие движения; им сопутствует отток водных масс. В зонах растяжения имеют место преимущественно нисходящие движения; возникающие при этом впадины заполняются водными массами вместе с сопутствующими им терригенными образованиями. Так происходят трансгрессии и регрессии

с. 281, 284, 285, 287 наряду с вариациями скорости вращения, дрейфом оси вращения и лунно-солнечными приливами, еще одним фактором, обуславливающим возникновение напряжений в тектоносфере, являются нарушения равновесного состояния вращающейся Земли, обусловленные локальными плотностными неоднородностями, проявляющиеся в виде аномалий геоида... высокочастотные аномалии геоида могут служить индикатором тектонической активности... положительным аномалиям среднечастотной составляющей соответствуют аномалии пониженной скорости распространения сейсмических волн в верхней мантии... в расположении минимумов и максимумов низкочастотной составляющей отмечается определенная закономерность: в двух противоположных квадрантах земной поверхности находятся глобальные минимумы; в двух других – максимумы (рис. 4.37, а). Такая картина характерна для деформаций земного эллипсоида при смещении географических полюсов по поверхности Земли 31.

с. 289 Земля, эволюционируя, стремится минимизировать высоту аномалии геоида.

с. 291 Аномальные ротационные напряжения, достигающие величин порядка 10⁴ – 10⁶ Па, являются существенной «добавкой» к нормальному ротационному полю напряжений.

с. 300 Ротационные напряжения возникают и накапливаются, в основном, в части тектоносферы, представленной верхней мантией Земли и кристаллическим фундаментом земной коры, сложенными кристаллическими породами, характеризующимися более упругими свойствами, по сравнению с породами осадочного чехла в земной коре. В соответствие с законами механики, в результате разрядки поля ротационных напряжений происходит деформация тектоносферы и ее элементов в направлении, ортогональном поверхности геоида, практически охватывая всю тектоносферу, включая и верхнюю часть земной коры... блоки (пластины) осадочного чехла играют роль «пассивных пассажиров», перемещающихся на блоках кристаллического фундамента

с. 301 оба рассматриваемых явления (планетарная трещиноватость и складкообразование) происходят в одном и том же этаже осадочного комплекса, но разновременно в две, как правило, соседние по времени фазы тектонической активизации Земли. За это время поле ротационных напряжений в тектоносфере изменяется незначительно. Так ориентировка максимальных скалывающих напряжений, инициирующих оба рассматриваемых явления, на величину, не превышающую 1°, т.е., ее можно считать практически неизменной, ориентированной по нормали к поверхности геоида, соответствующего эпохе формирования складчатости... Облик формируемой складчатой структуры определяется нормальным полем главных скалывающих напряжений ротационной природы. Их величина и распределение в тектоносфере определяют амплитуды перемещения узких блоков земной коры... создается тектоническая обстановка, при которой под действием высокочастотной компоненты нормального поля ротационных напряжений два раза в году, а под влиянием лунно-солнечных приливов – два раза в сутки, происходит встряхивание деформируемых толщ земной коры

references

28

Люстих Е.Н. Изостазия и изостатические гипотезы. М.: Из-во АН СССР, 1957.–90 с

21

Лурье А.И. Теория упругости. M.: Наука, 1970. – 939 c.

26

Новожилов В.В., Черных К.Ф., Михайловский Е.И. Линейная теория тонких оболочек.- Л.: Политехника, 1991.- 655 с.