Первое заседание ОМТС

19 января  в 15-00 (конференц-зал ИФЗ РАН) 

Повестка дня семинара:

Научный доклад  Юрия Леонидовича Ребецкого 
(Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН)

Величина и особенности распределения в коре планетарных напряжений, вызываемых центробежными силами вращающейся Земли

Выполнен анализ влияния энергии вращающейся планеты на геодинамический режим верхней части литосферы. Практически во всех предыдущих исследованиях соответствующая задача механики рассматривалась либо аналитически в упругой постановке [Thomson, 1863; Darwin, 1882, Лейбензон, 1910; Love, 1927; Молоденский, 1953], либо численно в упругопластической (сообщение И.А. Гарагаша на научном семинаре ИФЗ РАН). Это не позволяло понять главные закономерности распределения напряжений в коре из-за закритического ее состояния на большом диапазоне глубин (аналит.р.) и невозможности получить достаточное число точек расчета по глубине (числ.р.).
Физический аспект проблемы. Анализ центробежных сил, вызванных вращением планеты, показал, что их величина мало изменяется в пределах мощности коры. Это позволило в дальнейшем существенно упростить постановку задачи механики. Максимальные значения радиальных и тангенциальных компонент массовых центробежных сил, рассчитанные для плотности пород ro=2.7 г/см3, равны соответственно 0.0181 Г/см3 и 0.00907 Г/см3 (в 300 раз меньше rog). Тангенциальные массовые силы действуют вдоль меридиана  на протяженности до 10000 км (полюс – экватор). В то время как вертикальные гравитационные массовые силы действуют в коре в диапазоне мощности около 40 км (континентальная кора), что в 250 раз меньше четверти окружности Земли. Т.о. эти силы следует учитывать при расчете напряжений в коре.
Механический аспект проблемы. Формирование в коре дополнительных планетарных напряжений от действия тангенциальных распределенных массовых сил, вызванных суточным вращением Земли, рассматривалось в рамках упругопластической постановки. Аналитическое решение построено в предположении сферической формы континентальной коры, покрывающей планету равномерной мощностью. Считалось, что закритическое состояние пород коры (критерий Кулона – Мора) достигнуто уже при действии только гравитационных сил, к которым далее добавлялись тангенциальные массовые силы. Показано, что в этом случае в ней формируется три глубинных уровня напряженного состояния разного геодинамического типа: 1) горизонтальное растяжение (нижняя часть коры > 18 км), 2) горизонтальный сдвиг (средняя кора), 3) горизонтальное сжатие (верхняя часть коры < 6 км). Для двух последних состояний ориентация максимального сжатия имеет меридиональное направление. Уровень дополнительных латеральных напряжений снижается с глубиной и в двух верхних слоях в меридиональном направлении превышает уровень начального чисто гравитационного напряженного состояния в 2-3 раза.
Интерпретации результатов расчетов. Поскольку в платформенных областях, испытывающих длительную денудацию поверхности, на кровле коры оказываются породы, побывавшие 100-200 млн. лет назад на больших глубинах (более 20 км), то из полученных в настоящей работе закономерностей глубинного распределения планетарных напряжений следует, что в этом случае в разрывной структуре пород таких областей могут быть запечатлены этапы напряженного состояния, отвечающие трем разным глубинным уровням. Таким образом, находит объяснение существование в планетарной трещиноватости азимутальных максимумов для трех систем: горизонтального сжатия (широтные взбросы), растяжения (меридиональные сбросы) и сдвига (северо-восточные и северо-западные сдвиги). 

Видео доклада (стандартное качество)

Видео доклада на YouTube (высокого качества)

Презентация доклада