Шпоры по геодинамике

Самодиффузия кристалла
В реальном кри точечные дефекты находятся в хаотическом движении, перемещивая кри. Концентрация тепловых дефектов сравнительно мала и достигает максимальных значений вблизи точки плавления. Способность кристалла к «самоперемешиванию» определяется коэф. самодиффузии кри: D=D0e-H*P/kT, где D0 – величина размерности длина2/время, слабо зависящая от давления и температуры; H* – энергия активации для самодиффузиции; k – постоянная Больцмана. Н*=Н+На = энергия образования дефекта + энергия активации
Конструктивные границы литосферных плит
Дивергентные или конструктивные границы совпадают с глобальной рифтовой системой океанов, а иногда и континентов. Образование их обусловлено восходящими мантийными конвекционными потоками. Вдоль этой границы происходит симметричное образование новоокеанической литосферы за счет выплавления базальтовых дифференициатов из вещества мантии, где в подошве литосферы подходят восходящие ветви конвекционных ячеек. Выплавление магм происходит на глубине 20-30 км под рифтовой зоной. Этот процесс является результатом плавления мантийного вещества, в результате снижения давления (декомпрессии). Начиная со 100км, поднимающееся из глубин мантийное вещество начинает плавиться. Из мантии прежде всего выплавляется базальт, так как имеет низкую температуру плавления. Вдоль рифтовых зон могут существовать вулканические камеры размером 30-40км. Пульсирующие процессы излияния базальтов являются следствием пульсирующего механизма деформации краевых зон рифтовых долин.
Тектоническая активность земли, понятия, оценка, функции, y-параметров.
Тектонический параметр y – какая часть конвекционного массаобмена в мантии завершена. График. Максимум достигнут в Карельскую ТМЭ 2 млрд. л.н. – образовано 70% континетальной коры. Ныне и 4,6 млрд. л.н. – минимумы.
Возможные механизмы выделения ядра.
а) раннее выделение ядра – ядро выделилось на протопланетной стадии путем стекания «ядерного» в-ва, представляемый процессом седиментации – осаждение тяжелой компоненты под действием силы тяжести. Время седиментации: tc=Hm/Vc – толщина мантии / ск-ть седиментации. Земля не была расплавленной планетой. Если бы она была расплавлена, то в ядро вместе с железом ушли бы и другие тяжелые элементы, например свинец, т.к. в древних породах присутствуют изотопы свинца.
б) позднее – началось не ранее 4 мрлд. л .н. в результате повышения земных недр до начала плавления железа и оксидов железа. Источник энергии – лунные трения, началась зонная плавка, а одноячеестая конвекция в мантии перенесла «ядерное» в-во в центр Земли, при этом образовался первый суперконтинент Моногея. 2,6 млрд. л.н. ядро выделилось. Дальше оно накапливается по механизму барро-диффузии.
Основываясь на исследованиях Сорохтина и Ушакова, принимается что выделение и формирование земного ядра происходило постепенно без плавления силикатов. Процесс начался не ранее 4млрд лет в результате повышения температуры земных недр до начала плавления железа и его оксидов.
Гидратация океанической коры.
На минеральный состав коры оказывает влияние контакт основных и ультраосновных пород с океанической водой. Реакция многостадийна, вначале за счет взаимодействия кислорода с горячим оливином образуется энстатит и магнетит, далее при температуре ниже 400-500С происходит образование серпентинита и гидратация габбро. В результате реакции гидратации третий слой океанической коры оказывается сложен метаморфизованными габбро и серпентинитом.
Новые объекты поиска нефти и газа.
Признание геодинамических подходов к проблемам происхождения нефти и газа и пониманию глобальных закономерностей накопления их залежей оказывает большое значение на практику нефтегазопоисковых работ, что выражается в появлении новых объектов поиска.
Поднадвиговые зоны (субдукция => разогрев осадков =>н/г образование) и фундамент платформенных областей (образованные в результате закрытия или раскрытия океана; в случае открытия н/г образуются в рез-те прогрева вышележащих осадков). Фундамент платформенных областей удачно пробурили америкосы, а поднадвиговые зоны обнаружены везде, в России Урал. Залежи у/в в фундаменте установлены на древних (Сев-Юж америка) и молодых (Зап Сибирь и Европа) в пределах мезозоид (шельф Вьетнама). Чаще всего залежи у/в связаны с гранитоидными породами фундамента.
Энергия приливного трения.
Взаимодействие Земли и Луны. График убывающий: пик 4,6 млрд. л. – Земля захватила Луну на орбиту и 4,0 млрд. л.
Если бы Земля не испытывала бы дополнительный нагрев, то процессы гравитационной дифференциации практически не смогли бы начаться и эволюция планеты пошла бы иным путем. Однако приливное взаимодействие с протолуной как раз и послужило источником дополнительного нагрева и выполнило роль своеобразного спускового механизма, запустившего всю дальнейшую геологическую эволюцию земли. Известно, что выделяемое при диссипации приливной энергии тепло берется из кинетической энергии вращения земли. В наше время оно мало, но в начальный период развития, когда протолуна была в 15 раз ближе к нашей планете, эта энергия была в 40 раз больше.
Геолого-геофизические признаки существования конвекционных потоков.
Доказательством существования в мантии восходящих и нисходящих потоков является форма геоида и характер регионального гравитационного поля. Над восходящими, менее плотными конвекционными потоками должен возникать дефицит масс в мантии, что будет сопровождаться понижением уровня геоида и снижение значения гравитационного поля. Над нисходящими, более плотными ветвями конвекционного потока, образуются положительные гравитационные аномалия и вздутие геоида. Убедительным доводом в пользу существования общемантийной химико-плотностной конвекции в мантии современной земли являются данные сейсмической томографии. Сейсмотомографические исследования позволяют получить модели плотностных, а через них и тепловых неоднородностей мантии по скоростным характеристикам распространения упругих колебаний. Эти данные свидетельствуют о существовании не только концентрических геосфер земли, но и сквозьмантийных суперплюмов относительно горячего материала (апвеллинги) и компенсирующих их нисходящих относительно плотных и холодных потоков (даунвеллинги). Обобщенное изучение данных сейсмической томографии земных недр позволяют сделать следующие выводы:
Современная мантия Земли характеризуется плотностными и тепловыми неоднородностями, которые фиксируются снижением или возрастанием скоростей сейсмических волн.
Неоднородности в виде колоннообразных тел прослеживаются по всему сечению мантии Земли, т.е. имеют общемантийную (сквозьмантийную) природу.
Низкоскоростные и высокоскоростные неоднородности мании Земли увязываются в систему крупномасштабной конвекции, имеющей ограниченное число конвекционных ячеек.
Граница скольжения литосферных плит
1300оС – температурная поверхность солидуса – подошва литосферы. Поверхность Мохо – между литосферой и астеносферой.
Границы скольжения (трансформные границы) характеризуются сдвиговыми движениями литосферных плит друг относительно друга без существенного расхождения или сближения. Абсолютно чистое скольжение происходит не всегда. Обычно обнаруживается какая-то компонента растяжения или сжатия. К границам подобного типа относятся трансформные разломы океанов (Челленджер и Эл-танин в Тихом океане; Атлантис, Романш, Гиббс в Атлантическом океане; Оуэн и Амстердам в Индийском океане и др.) или крупные сдвиги на континентах (разлом Сан-Андреас в Северной Америке).
В северной половине Тихого океана закартированы ныне отмершие, но некогда гигантские трансформные разломы, амплитуда смещения, по которым достигала 1200 км (Кларион, Клиппертон, Мендосино, Меррей и др.). Обычно амплитуда смещения составляет десятки реже сотни километров.
В рельефе дна океана трансформные границы выражены сопряженными параллельными структурами узких хребтов и ложбин с крутой общей стенкой (рис. 79). Дно трансформных разломов часто бывает нарушено специфическими трещинами, с растяжениями, со сдвиговой компонентой - гьяреши. Как правило, границы скольжения амагматичны, лишь „а их флангах могут возникать базальтовые вулканы со щелочной ориентацией.
Часто границы скольжения выступают в виде сложно построенных протяженных зон, перемежающихся с зонами субдукции.
Среди многочисленных трансформных разломов Мирового океана выделяют три категории - это магистральные (демаркационные), спрединговых хребтов и гребневые. Магистральные разломы, как правило, рассекают целые океаны, разделяя их на сегменты.
Наиболее очевидна роль магистральных разломов, как трансформных границ, в пределах Атлантического океана (рис. 80). По-видимому, магистральные разломы закладывались еще до начала раскрытия океана и в значительной степени определяли его контуры. По всей геологической природе они являются глубинными разломами, корни которых лежат в верхней мантии.
Разломы спрединговых хребтов рассекают лишь спрединговые хребты и затухают в прилегающих абиссальных котловинах. Масштабы смещения по ним до первых сотен километров. Гребневые Разломы ограничиваются в своем распространении гребнями срединно-океанических хребтов, смещения вдоль них измеряются утками километров.
Реальные модели внутреннего строения земли
Сейсмическая, Пущаровского, параметрическая, перолитовая (перолит = 1/3 базальт + 2/3 ультраосновных г.п.)
Реальные модели внутреннего строения земли используют всю имеющуюся на момент составления геолого-геофизическую информацию. Одной из первых является сейсмическая модель Джеффриса-Гутенберга, построенная в 30-х годах прошлого столетия. Согласно ей недра земли делятся на 3 основные оболочки: земную кору, мантию и ядро. Из нее также следовало, что плотность земли не является непрерывной функцией глубины. Она меняется скачкообразно на границах раздела.
Современная реальная модель земли. В соответствии с этой моделью на глубине от 70 до 250км была выделена литосфера, которая включила в себя земную кору и верхнюю часть мантии (субстрат). Объединение их происходило по механическим свойствам. Ниже литосферы располагалась астеносфера – слой с пониженной вязкостью вещества. Выделяются 2 зоны полиморфных переходов в мантии. Строение более глубоких недр не отличалось от сейсмической модели.
В конце 70-х годов прошлого столетия появилось новое поколение реальных моделей земли, которые подразделяются на оптимальные и стандартные. Оптимальная должна удовлетворять всем имеющимся данным о земле, а стандартная должна быть также простой и удобной для повседневной геофизической практики. Такие модели стали называть параметрические.
На этой основе построили 3 типа моделей: для океанов, континентов и усредненная. Пущаровский сделал строение мантии, где выделил 6 геосфер.
Законы гидродинамики, доказывающие в мантии конвекционных движений.
Конвекция начинается, когда число Рэлея больше 2*103 для сферического слоя, а в мантии это число 106. Если число Рэлея равно 103 будет валиковая конвекция, 104 (второе Крит число Рэлея) - гексагональная конвекция, 105 (третье крит число) – возникает трехмерная система конвекционных течений. Движущая сила конвекционного в-ва – архимедова сила F=g13 EMBED Equation.3 1415V.
Дегидратация океанической коры - 33
При погружении океанической плиты (субдукции) происходит ее нагрев и выпаривание воды вместе с минеральными в-вами.
Океанические осадки, попавшие в зону подвига, всегда насыщены поровыми и кристаллизационными водами, концентрация которых не редко достигает 50%. При разогреве эти воды превращаются в термальные флюиды с температурой до 400С и давлением 2*107 Па. Кроме того в зонах субдукций в результате дегидратации океанической коры высвобождается в большом количестве связанная вода, которая также участвует в образовании термальных флюидов. Флюиды будут стремиться уйти из-под зоны подвига в область меньшего давления. На своем пути они неизбежно начнут выжимать и растворять капельножидкую нефть.
Состав строение мантии земли. Модель Пущаровского.
Шесть оболочек: верхняя (верхняя 35-410, нижняя 410-670), зона раздела I (670-840), средняя (840-1700), з. раздела II (1700-2200), нижняя (2200-2900). В основании последней выделяется слой DII. Вносятся новые представления в отношении строения внешнего жидкого ядра, которое подразделяется на нижнюю геосферу, с интенсивной конвекцией и верхнюю стратифицированную. Автор модели указывает отклонение в 10%.
Тепловая конвекция, причины ее возникновения.
Конвекция (лат. - принесение, доставка) - это закономерное, кругообразное перемешивание микроскопических частиц среды, приводящее к переносу массы, тепла и многообразным физическим млениям.
Возникает когда слой жид-ти или газа, расположенный в поле силы тяжести, не способен освободится от вводимого в него тепла путем механизма кондуктивной теплопроводности. Движущей силой конвекционного движения вещества является архимедова сила. Д. Рэлем было установлено, что тепловая конвекция начинается в слое жидкости или газа только тогда, когда когда число Рэлея равно или больше 103. Есть 3 критических числа Рэлея: 103 – валиковая конвекция (конвекционные ячейки напоминают круги) и 104 (становится неустойчивой и переходит в гексагональную систему) и 105 (возникает трехмерная система конвекционных ячеек)
Явление затягивания осадка в зону субдукции - 32
При высокой мощности осадка он проскакивает и может образоваться плюм на поверхности подошвы верхней мантии.
Заполнение осадками глубоководных желобов различно. В некоторых случаях их мощность составляет 3-4км, а другие сотни метров. При такой лавинной скорости осадконакопления большинство желобов должны быть полностью засыпанными осадками уже через несколько десятком млн лет, чего в действительности не наблюдается. Объясняется это эффектом затягивания осадков в зону подвига. Впервые явления было доказано сейсмическими исследованиями в середине 70-х годов прошлого столетия на Курильской островной дуге. Механизм затягивания осадков аналогичен механизму попаданию жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями машин. При определении вязкости осадков следует исходить из того, что вязкость пелагических илов составляет 2*1015-2*1018, однако в зоне подвига эти осадки подвергаются воздействию интенсивных сдвиговых деформаций, повышенному давлению и прогреву, что способствует ускоренным процессам диагенеза и катагенеза. Кроме того поверхность океанического дна перед его погружением в глубоководный желоб разбита сбросами на ряд ступеней высотой до нескольких сотен метров. В результате профиль дна приобретает пилообразную форму.
Связь тектонических циклов земли с конвекцией в мантии.
Перестройка конвекционных структур в мантии ведет к перестройке плана движения всего ансамбля литосферных плит. При этом их дрейф должен происходить, от восходящих мантийных потоков к нисходящим. В моменты образования одноячеистых структур с одним нисходящим потоком все материки должны объединяться в единый суперматерик, а во время функционирования 2-х ячеистой структуры, суперматерик должен испытывать деструкцию разделение на фрагменты и их дрейф от восходящих мантийных потоков к нисходящим.

Характеристика эволюционного параметра Х
Введем для количественной характеристики роста массы ядра.
13 QUOTE 1415; отношение массы земного ядра к суммарной массе «ядерного» в-ва в Земле.


Из графика видно, что через 2 млрд. лет процесс выделения энергии из мантии перейдет в ядро. Прекратится выделение энергии гравитационной дифференциации, недра начнут остывать и прекратится тектономагматический процессы. Наступит тепловая и тектоническая смерть.
Понятие о дефектах кристаллах, вакансий, дислокаций
Все кристаллические тела обладают точечными дефектами, т.е. у них не все узлы кристаллической решетки заполнены атомами – вакансии, а в межузельном пространстве всегда есть свободные атомы – дислокации. Вакансии и дислокации возникают в процессе роста кристалла, при пластических деформациях, при тепловых эффектах. Например при температурах близких к температуре плавления, атомы в кристаллическом твердом теле, приобретают подвижность, достаточную для того чтобы под действием девиаторных (отклоняющих) напряжений начался процесс твердотелой ползучести. Впервые понятие о тепловых дефектах кристалла в физику твердого тела было введено советским ученым Я.И. Френкелем в 1926г. По Френкелю дефект кристалла состоит из пары невзаимодействующих частиц: дислокации (межузельный атом) и вакансии, которая ведет себя как квазичастица. Возможен и обратный процесс, когда дислокация соединяется с вакансией. В состоянии теплового равновесия все время происходит процессы образования дефектов и их рекомбинация. В 1935 г. Немецкий физик В.Шоттки ввел понятие о дислокационных дефектах в кристаллах. В этом случае источником дефекта является напряжение (давление), а атом или ион, покинув свой узел, располагается не в межузельном пространстве, а на поверхности кристалла или трещины. В любом случае для возникновения точечного дефекта узельный атом должен преодолеть некий барьер (Н)
В реальном кристалле точечные дефекты все время находятся в хаотическом тепловом движении, как бы перемешивая кристалл. Концентрация тепловых дефектов сравнительно мала и достигает максимальных значений (приблизательно одна вакансия на 103 – 104 занятых узлов) вблизи точки плавления.

Типы химико-плотностной конвекции. Общемантийная, каскадная, двухъярусная
Под ней понимается конвекция, которая вызывается изменением плотности в-ва за счет изменения его хим. состава. В основе идеи лежит модель распада твердых растворов, с выделением из силикатов мантии ядерного в-ва. Для определения возможного возникновения и характера общемантийной химико-плотностной конвекции можно воспользоваться параметрами, рассмотреть число Релея к мантии 13 QUOTE 1415
1017 ·.При заданных значениях вязкости и перепадах плотности химико-плотностная конвекция должна развиваться с максимально возможной скоростью, но она может быть и низкой, если вязкость мантии высокая. Двухъярусная конвекция подразумевает существование самостоятельных конвекционных систем, в нижней и верхней мантии. В нижней геосфере возникает свободная химико-плотностная тепловая конвекция в результате проявления бародиффузивного механизма в недрах мантии. В верхней геосфере возбуждается вынужденная конвекция, как реакция на конвекционные процессы в нижней мантии. Характер конвекции определяет формы и размеры конвекционных ячеек. Каскадная конвекция – Пущаровский высказывает идею, о существовании многоуровневой глубинной конвекции. Тепломассапотоки (плюмы) идущие из области раздела мантии и ядра разномасштабны и разноинтенсивны. Некоторые из них достигают подошвы литосферы, другие локализуются на самых разных глубинных уровнях.
3 фазы каскадной конвекции 1) слабая конвекция, в нижней мантии возникающая при малом избытке тепла и хим. составе в-ва близкому к составу ядра. 2) сложная конвекционная ст-ра когда большой запас плавучести материи приводит к выносу ее к границе верхней мантии. 3) конвективное возмущение, которое затрагивает верхнюю мантию, где мощные тепломассапоток сильно дифференцирован. Идея сложной конвекции в мантии представляется более реальной, чем упрощенные модели общемантийной или двухъярусной конвекции. Скорее всего, в мантии происходят разнотипные движения масс как конвективного, так и адвективного характера.
Характеристика реологических профилей литосферы
Литосфера по вертикали реологически стратифицирована и состоит и состоит из чередования жестких и хрупких слоев с прослоями пониженной прочности геосреды, которая отождествляется с волноводами. Под действием высоких нагрузок в литосфера могут возникнуть прослойные дифференциальные движения в субгоризонтальном направлении со смещением верхних слоев коры относительно нижних ее горизонтов и мантий. Это св-во литосферы яв-ся основой концепции тектонической расслоенности, известная как двухъярусная ТЛП.
Энергия аккреции.

Эти процессы наиболее активно протекали на догеологической стадии эволюции нашей планеты и основная часть этой энергии проявлялась до момента возникновения земли как планеты. Аккреция – это работа, которую необходимо затратить чтобы удалить вещество земли на бесконечность. Ea=-U4,6(потенциальная энергия первичной земли с обратным знаком) По Сорохтину Ea= 23,24*10в 38 эрг. 1 эрг=10в минус 7 Дж. Часть энергии аккреции ушла на упругое сжатие, но большая часть перешла в тепло. Энергия аккреции не могла расплавить Землю т.к.:1) известны древние осад-хим.(железистые сланцы, карбонаты-гренландия) породы возраст 3,8*10в 9лет 2)обнаружены обломки циркона 4,4лет 3) существовали живые организмы 3,85лет.
Горизонтальные течения в астеносфере

Конвекционную ячейку в мантии следует рассматривать, как структуру состоящую из субвертикальных восходящих и нисходящих потоков и замыкающих их субгоризонтальных потоков проходящих в слое D’’ и астеносфере. Такие структуры определены тем, что слой D’’ и астеносфера обладают низкой вязкостью по сравнению с окружающей мантией. Это приводит к тому, что через тонкий астеносферный слой будет протекать большая часть вещества принесенного восходящим мантийным потоком. Движения в-ва происходит путем фильтрации через перидотитовую матрицу астеносферы. Астеносферное течение за счет сил вязкого трения увлекает за собой литосферные плиты, которые стремятся переместиться из области восходящих субвертикальных мантийных потоков к местам нисходящих потоков. Учитывая, что мощность астеносферы возрастает под океанами, и уменьшается под континентами можно утверждать, что под океаническими плитами астеносферные потоки будут более скоростными и следовательно увеличится скорость перемещения океанических плит, по сравнению с континентальными.
Понятие о геосинклиналях и процессах
Под геосинклиналью следует понимать области столкновения литосферных плит, где происходит геосинклинальный процесс, который выражается в образовании континентальной коры за счёт дегидратации и переплвавления пододвигаемой океанической коры и за сёт магматической переработки, и метаморфизма и деформации фронтальных участков стролконовения плит. После завершения геосинклинального развития, накопившийся материал остаётся под горноскладчатым сооружением, создавая типичную континентальную кору. С позиции тектоники литосферных плит разнообразие геосинклинального магматизма обьясняется различным составом пород океанической коры, попадающих в зону подвига. Под геосинклинальным магматизмом следует понимать лишь магматизм островных дуг, активных окраин континентов или зон столкновения континентов. Региональный метаморфизм обьясняется внедрение горячих флюидов, поднимающихся из зон подвига в вышезалегающие толщи осадочно-вулканогенных пород островных дуг. Горячие флюиды будут вызывать в породах изменения, характерные для регионального метаморфизма.
Строение и состав земной коры и литосферы
Земная кора - верхняя оболочка Земли, отделенная от нижерасположенной мантии поверхностью Мохо. Масса земной коры 0,48%, преобладают алюмосиликаты. Элементный состав:О2 -49,13%, Si 26%, Al 7,4%.
Строение: континентальную, океаническую и промежуточную коры. В континентальной коре наличие мощного гранитно-гнейсового слоя. Плотность = 2,6-2,64 г/см3, ниже залегает гранулито-базитовый слой. Океаническая кора состоит из осадочного, базальтового, габбро-серпентинитового слоя. Промежуточная кора бывает субконтинентальная и субокеаническая.
Литосфера – это жесткая оболочка, характеризующая высокой прочностью и упругими свойствами, залегает на ослабленном пластичном астеносферном слое. Подошва литосферы определяется положением температурной поверхности солидуса мантийного вещества (1300С) под материками подошва литосферы залегает на глубинах 150 – 200 км. Под молодыми платформами до 250 км, под щитами древних платформ порядка 350 км, под океанами 70 км, под гребнями срединно-океанических хребтов (СОХ) 30-90 км. Важной особенностью строения литосферы является ее тектоническая расслоеность (деламинация). Это свойство явно проявляется в активных горноскладчатых областях, в латеральном отношении литосфера не является сплошной оболочкой, а состоит из нескольких крупных плит, границами которых являются зоны повышенной сейсмичности и вулканизма. Следовательно литосферу можно представить себе, как слоисто-блоковое образование.
Механизм формирования внутреннего ядра
Одновременно с выделением жидкого ядра и его последующей эволюцией происходило образование и рост внутреннего твердого ядра. Начало формироваться в результате выделения избытка железа и никелевого материала из «ядерного» в-ва при постепенном понижении температуры. Кроме того, под действием сверхвысоких давлений происходит распад оксида железа с выделением Fe в свобод. фракцию 2 Fe2O – 4Fe+O2 процесса кристаллизации Fe наиболее активно протекает в переходной оболочке(F)
Понятие о процессах субдукции и зонах субдукции
Границы поглощения возникают под нисходящими мантийными конвекционными течениями, при которых одна из литосферных плит ломается и погружается в мантию. Этот процесс получил название субдукция. лат. Подведение. Он сопровождается интенсивными деформациями, в связи, с чем рассматриваемые границы литосферных плит характеризуется обычно обильной концентрацией землятресения. Два основных типа зон субдукции:1) Островные дуги 2) активные континентальные окраины. Их общими морфологическими элементами являются глубоководный желоб и краевой вал. Эти структуры связаны с упругим изгибом океанической литосферы, субдуцирующей в мантию
Первичное вещество земли, понятие, доказательство
Состав первичной Земли был сравнительно однородным. Более предметно о нем можно судить, используя следующие данные: Теоретический расчет среднего состава Земли по главным породообразующим оксидам и элементам, состав метеоритов и состав древних земных пород, образование которых происходило до того, как вещ-во Земли прошло значительную дифференциацию. Одним из первых, кто теоретическим путем подсчетов среднего содержания эл-ов определил исходное в-во Земли был ученый-геохимик, академик А.Е. Ферсман. Он считал, что в составе в-ва нашей планеты содержится 37-40% железа, 27-28% кислорода, 14,5% кремния, 8-11% магния и около 3% никеля. Остальные эл-ты играют незначительную роль в составе земного материала. Наиболее современные последствия Оксиды
оксиды
Мант. совр
Расчет план
Ср. угл. Хонд.

Si02
45,16
31,11
33

Fe0
8
23,8
22

Mg0
37,5
26
23

Как видно из таблицы, первичное в-во Земли представляло собой резко выраженную ультраосновную породу, с низким коэф. Насыщенности кремнеземом и относительно высоким содержанием двухвалентного оксида железа. Это предположение подтверждается составом древних пород Земли. Так, в ультраосновных и основных породах архея наблюдается повышенное содержание FeO, в др. базальтах Гренландии, встречается самородное железо.
о. Гренландия – гнейсы 3,5 млрд. л. Fe0 – 24% Fe-13 всего37%, что близко к расчетам Ферсмана. Также можно сказать, что сравнительно среднего состава планет и метеоритов Солнечной системы Земля несколько обогащена железом на 50-60%
Строение первичной Земли
Сущ-ет 2 точки зрения. Первая утверждает , что уже молодая Земля была довольно быстро расслоена на ядро, мантию и кору; вторая – доказывает первоначальную гомогенность земного в-ва, а его дифференциация происходила на протяжении всей геологической истории планеты и этот процесс продолжается до сих пор, и будет продолжаться еще многие миллионы лет. Этой точки зрения придерживаются О.Г. Сорохтин, С.А. Ушаков. В соответствии с их представлениями, строение первичной Земли выводится исходя из ее первоначальной хим-кой однородности, а также из лабораторных данных по ударному сжатию силикатов, железа и его оксидов. На основании этого рассчитано распределение плотности и температуры в недрах нашей Земли.
глубина
Сов. З
P, г/см
Сов. З
Т, К
Мол. З
P, г/см
Мол. З.
Т, К

0
3,3
288
3,91
255

1000
4,6
2000
5,4
1580

3000
9,67
2900
6,52
1100

6371
14,4
3880
7,18
780

В первичной Земле не было никаких границ раздела, кроме зон фазовых переходов в слое Голицына ( в переходном слое С) на глубинах от 300 до 700 км. На Земле еще не существовало ни земной коры, ни мантии, ни ядра. Однородная по составу Земля была расчленена на зоны полиморфными минеральными ассоциациями в зависимости от господствующих на данных глубинах давлений. Плотность в-ва на поверхности молодой Земли достигала 3,9-4 г/см3, а к центру повышается до 7,2. Радиус молодой Земли, по-видимому, слабо отличался от современной его величины R=6,37*108
Из всего вышесказанного вытекает вывод: первичная Земля не имела ни гидросферы, ни настоящей атмосферы. В те периоды молодая Земля могла обладать лишь разряженной атмосферой из благородных газов
Доводы в пользу «холодной» модели молодой Земли
1)железистые – карбонатные образования в известных древних породах
2)в Австралии найден циркон (4-4,1 млрд. лет) указывает на седиментационные процессы, которые происходили в древних бассейнах.
3)2004г. – находка кораллов (3,4 млрд. лет) Все это утверждает, что древние водные бассейны существовали уже в интервале 3,8 – 4,2 млрд. лет


Внутриплитные тектономагматические процессы
Внутриплитные пространства являются относительно спокойными областями литосферных плит, однако в их пределах имеет место проявление активных тектономагматических процессов: внутриплитный магматизм, сейсмичность, вертикальные тектонические движения, поднятия или опускания. Региональным фоном внутренних плитных пространств является напряжение сжатия. Исследования динамических усилий в скважинах при землятресениях показали, что векторы напряжений ориентированы либо перпендикулярно ближайшим осям спрединга, либо фронту горноскладчатых поясов. Следовательно, источником региональных напряжений в пределах внутриплитного пространства служат либо зоны спрединга и отталкивания литосферных плит от оси хребта, либо зоны коллизии. Внутриплитный магматизм объясняют моделью горячих точек. Более реальной является модель О.Г. Сорохтина «бегущей трещины». Кроме того внутриплитный магматизм может проявляться вдоль крупных расколов континентальной коры. Более распростанненым и значимым во внутриплитной тектонике является медленные и длительно проявляющиеся нисходящие и восходящие тектонические движения. Под их влиянием происходит формирование платформенных структур континентов, в том числе осадочных бассейнов, образования месторождений осадочных полезных ископаемых, прежде всего нефти и газа.
Этап континентогенеза, характеристика.
Континентогенез выражается в упрочении и наращивании мощности континентальной литосферы. Начальная стадия этого этапа характеризуется формированием и ростом горноскладчатых сооружений. Дальнейшее пенепленизация рельефа и уменьшение тектонической активности недр приводит, к вступлению регионов в платформенную стадию развития. Авлакогенная фаза характеризуется растяжением коры и начальными этапами формирования континентальных рифтов. Дальнейшее прогибание коры приводит к оформлению над авлакогенами изолированных депрессий (синеклиз), которые сливаясь, образуют плитное пространство платформ (плитная фаза). Конечным результатом платформенной стадии развития литосферы яв-ся оформление платформ различного возраста, которые, последовательно присоединяясь, друг к другу формируют континентальное пространство. В дальнейшем возможно активизация магматизма и тектонических движений вследствие влияния диструктивных процессов, возникающих при столкновении литосферных плит или при начале нового цикла океанообразования. Чаще всего коробление платформенных частей континента с образованием глыбовых гор происходит, как результат реакции литосферы на удар при столкновении континентов. Так при коллизии Индийского субконтинента с Евразией образовалась система гор от Тибета до Алтая. Эту стадию развития литосферы рассматривают, как эпиплатформенную. Стадия соответствует тектоническому режиму развития континента и является частью этапа континентогенеза. Активизация тектономагматической деятельности на континенте. Часто являются новым этапом океанообразования. Это означает о завершении этапа континентогенеза.
Состав и строение ядра, модель Пущаровского
Ядро занимает центральную часть Земли 17% от объема, и 33% массы. Выделяют 1)внешнее ядро, 2)переходную оболочку и 3)внутренне ядро. Внешнее ядро в пределах 2900-5000км, оно состоит из в-ва находящегося в расплавленном - жидком состоянии, ее вязкость 0,4П. Верхняя оболочка внешнего ядра рассматривается, как некая слоистая зона, а нижняя как зона интенсивной конвекции. Переходная оболочка мощность около 100км, интервал глубин 5-200 км, слой характеризуется увеличением продольных упругих волн до 10,4 км/с, однако поперечные волны ее в пределах не прослеживаются. Внутреннее ядро его радиус 1250 км, скорость продольных волн 11,4 км/с, а поперечных до 3,6 км/с, что свидетельствует о том, что в-во субъядра находится в твердом состоянии. Основным соединением внешнего ядра является оксид одновалетного Fe. Внутреннее ядро состоит из сплава Fe c Ni. Наиболее активно процессы кристаллизации железа происходят в переходной оболочке. В результате этого процесса идет осаждение свободного железа и приращение внутреннего ядра.
модель Пущаровского
В ней выделяется 6 подразделений: (верхняя, нижняя),зона раздера 1, средняя мантия, зона раздела 2, нижняя мантия. Верхняя расположена между подошвой земной коры (поверхность мохо) и границей раздела на глубине 670 км. На глубине 410 км. Верхння часть состоит из 2х основных слоёв: верхний слой совместно с земной корой образует литосферу, нижний слой порядка 260 км , преобладают фазы со структурными типами, граната и шпинеля, это связано с трансформацией пироксена в гранат и вадслеита в рингвудит с оструктурой шпинеля. Зона раздела 1 от 670до 840 км, она характеризуется сложными полиморфными переходами минералов, происходит трансформация оливина в перовскит и магнезиовестит. Средняя мантия 870-1700км. Её строение и состав менее изучен по сравнению с верхней мантией, среди минералов преобладают пировскитовый фазы и магнезиовюстит со структурой типа NaCl. Зона раздела 2, 1700-2200 км. Состав этой зоны получен из экспарименталных данных, в условиях близких давления и температуры для глубин 1700-2200км. Отмечена металлизация вюстита, также отмечены перестройка кремнезёма в стишавит. На глубине 2200 происходит дальнейшая перестройка стишавита. Нижняя мантия 2200-2900км. Характеризуется дальнейшим увеличением плотности пород, и плавным нарастанием скорости сейсмических волн. Вещество нижней ментии состоит из пировскита и магнезиовюстита.
Причины возникновения гравитационной неустойчивости восходящего плюма в низах мантии
По оценке Сорохтина разница в плотности между мантийным веществом , прошедшим дифференциацию на границе мантия-ядро и окружающей мантией составляет порядка 0,017 г/см3, при этом подьёмная сила на уровне рассматриваемого перехода достигает 4,5 кбар. Восходящий поток относительного разуплотненного и нагретого вещества(мантийный плюм) образует восходящую ветвь в будующей конвекционной ячейке. Пепремещение везщества вверх происходит на атомном и молекулярном уровне путём переползания вакансий дислокаций из плоскости в плоскость, путём механизма твёрдотелой ползучести.
Магматизм островных дуг
Магматизм островных дуг является результатом фрикционных процессов, магматические камеры лежат над субдуцирующей плитой. Магматизм островных дуг питается не из мантии.


Лабораторные исследования оливина
Экспериментально установлено, что при скоростях деформации оливина, которые были достигнуты в лабораториях доминирующим механизмом деформации является дислокационная ползучесть. Отсюда можно заключить, что предпочтительным механизмом определяющей ползучесть будет тот, который требует минимального напряжения для обеспечения данной скорости деформации. Для диффузионной ползучести оливина процессом определяющим скорость деформации является диффузия атомов кислорода. По средствам прямых измерений диффузии методом протонной активации и определения скорости с помощью отжима дислокации для оливина найдены значения коэффициента самодиффузии (D=10в минус первой м2/с) и энергетического барьера H= 523Кдж/моль. На рисунке приводится экспериментально установленная зависимость скорости деформации оливина от напряжений при t=1400С, то есть дислокационная ползучесть оливина.
причины изменения статического уровня мирового океана
4 причины колебания уровня мирового океана:
Благодаря дегазации мантии масса воды в океанах постепенно увеличивается. За последние 4 миллиарда уровень океана поднялся на 4,5 км.
Изменение объема срединно-океанических хребтов. Образование современных СОХ могло привести к подъему уровня океана более чем на 300метров.
Периодические колебания тектонической активности нашей планеты в связи с перестройкой структуры химико-плотностной конвекции в мантии. Соответствующие им колебания уровня океана происходит с периодом примерно в 100млн. лет , амплитуда +-200-400 метров.
Наиболее быстрые изменения уровня океана происходят за несколько тысяч лет благодаря возникновению или таянию покровных ледников на материках, амплитуда +-100-1500метров.
2. Причины периодичности объединения континентов

Перестройка конвекционных структур в мантии ведет к перестройке плана движения всего ансамбля литосферных плит. При этом их дрейф должен происходить, от восходящих мантийных потоков к нисходящим. В моменты образования одноячеистых структур с одним нисходящим потоком все материки должны объединяться в единый суперматерик, а во время функционирования 2-х ячеистой структуры, суперматерик должен испытывать деструкцию разделение на фрагменты и их дрейф от восходящих мантийных потоков к нисходящим. Периодическая перестройка конвекционных структур в мантии от одноячеистой к двуячеистой и обратно ведёт к периодическому объединению и разъединению континентов, полный цикл этого процесса укладывается примерно в 600-800 млн. лет.
3 Гипотеза протолуны
Гипотеза исходит из того, что современная Луна является остатком некой более крупной планеты – Протолуны, захваченная растущей Протоземлей с соседней орбиты, и разрушенная приливными силами на пределе Роша. Протолуна образовалась в одном районе материнского газопылевого облака. Протолуна, несмотря на интенсивные теплопотери окололунном космическом пространстве, долгое время оставалось расплавленной, что должно было привести к ее полной дифференциации на кору, мантию, ядро и потери летучих элементов. Гравитационные силы Протоземли преодолев самогравитацию своего спутника вырвали железное ядро Протолуны, которое устремилось к центральной планете. Сейчас Луна отдаляется от Земли 3,8 см в год.
Процесс десерпентинизации и дегидратации океанической коры
Океаническая кора, попадая в зону субдукции испытывает сложное преобразование, которое начинается с процесса дегидратации протекающей по сложной многоступенчатой схеме. Вначале происходит дегидратация серпентинитов


В дальнейшем при еще большем погружении и повышении температуры дегидратируются амфиболы и слюды. Важную роль в процессах дегидратации будут играть и солевые растворы поровых вод, содержащихся в осадочных породах океанической коры. Присутствие в растворах NaCl способствует альбитизации расплавов. Океанические осадки приносят с собой к зонам подвига рассеянные геохимические элементы, прежде всего K, щелочи, радиоактивные элементы. При дегидратации океанической коры, освободившаяся вода в виде перегретого пара насыщенного SiO2 (кремнезема), щелочами и летучими компонентами под действиями избыточного давления выжимаются зоны контакта литосферных плит, поднимаясь вверх и пропитывая горные породы во фронтальной части надвигающейся литосферной плиты, вызывая у них метасоматические изменения. Обогащение литосферы кремнеземом и щелочами приводит к формированию андезитовых и более кислых лав, которые по расколам проникают на поверхность Земли.
Этапы океаногенеза
Океаногенез – это процесс дробления и диструкции ранее существовавшей литосферы вследствие рифтогенеза и формирование новой океанической коры, путем спрединга. Два этапа: 1) Предокеанический начинается с возбуждения верхней мантии подымающейся разогретыми мантийными массами раскола литосферы с проникновением основных и ультраосновных магм, на поверхность. В дальнейшем образуется специфические структуры проседания с раздвигом – рифтов. 2) Океаническая знаменуется раскрытием океана. Вначале это узкий межконтинентальные моря грабенообразного строения, а в дальнейшем нормальные Океаны с расползающимся дном. Со временем океанические бассейны приобретают тенденцию к закрытию, и спрединг сменяется субдукцией
Дивергентные и конструктивные границы
Конвергентными называются границы, на которых происходит столкновение плит. Возможно три варианта:
Континентальная плита с океанической. Океаническая кора плотнее, чем континентальная и погружается под континент в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Океаническая плита с океанической. В таком случае одна из плит заползает под другую и также формируется зона субдукции, над которой образуется [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Континентальная плита с континентальной. Происходит коллизия, возникает мощная складчатая область. Классический пример  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В редких случаях происходит надвигание океанической коры на континентальную  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Благодаря этому процессу возникли [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и другие. В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её появление в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В них происходят исключительно сложные процессы, взаимодействия коры и мантии. Так океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших объектов современных геологических исследований. Большинство современных зон субдукции расположены по периферии [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], образуя тихоокеанское огненное кольцо. Процессы, идущие в зоне конвергенции плит, по праву считаются одними из самых сложных в геологии. В ней смешиваются блоки разного происхождения, образуя новую континентальную кору.
Реологическая стратификация литосфер
Реологические характеристики горных пород (геоматериала, геосреды) зависят от многих факторов: состав пород, температуры, окружающего давления, порового давления, насыщающей жидкости, от величины и скорости, изменения напряжений и деформаций в среде. От этого вытекают, что реологические св-ва литосферы изменяются не только по горизонтали, но и по вертикали. В качестве основной реологической характеристики литосферы использовалась эффективная прочность геосреды. Для областей упругих деформаций и хрупкого разрушения это понятие соответствует принятому в механике определению прочности материала. При пластическом течении геосреды ее эффективная прочность, поднимается всмысле предела текучести. В условиях нелинейно вязкого течения среды, применяют понятие криповой прочности, с учетом этих понятий экспериментальных данных Лобковским было установлено, что распределение с глубинной эффективной прочности литосферы. При низких температурах и давлениях, что соответствует гранитному слою коры горные породы испытывают хрупкое разрушение с образованием системы трещин, по поверхностям которых происходят скольжение отдельных блоков, пластин коры.
Пояса нефтегазонакопления.
Под ними понимаются ассоциация территориальных близких нефтегазоносных провинций или областей в пределах которых образование и накопление нефти и газа, протекало под влиянием определенного геологического режима. Выделяют пояса нефтегазонакопления рифтогенного, субдукционно-обдукционного и депрессивного типов.
Рифтогенные пояса протягиваются либо по окраинам современных материков ( окраино - континентальные), либо располагаются внутри них (внутриконтинентальной). Рифтогенные пояса отличаются друг от друга, временем своего заложения и развития. Внутриконтинентальные – Североморские, Западно-Сибирские. Молодым примером может служить Красноморский пояс. Субдукционно-обдукционные пояса располагаются по окраинам современных платформа в прошлом зон поглощения. К ним относятся Предуральский – Предновоземельский, Предаппалачский, Восточно-Сибирский. Депрессионные пояса в настоящее время можно выделить во внутренних областях некоторых континентов. Созревание ОВ в их пределах полностью зависят от времени попадания потенциального нефтегазоматеринской толщи в главную зону нефтеобразования, что определяется глубиной погружения исходного пласта. Пример


Понятие о максвеловском реологической теле
Время релаксации – отношение вязкости к модулю сдвига
13 QUOTE 1415
Тогда для процессов с большим периодом времени, чем период релаксации, тело будет вести себя как жидкость, если период < Vp – как твердое тело. Такая среда, которая в относительно короткий промежуток будет вести себя, как твердое тело, а в течении длительного периода – как жидкость наз-ся Максвелловским реологическим телом.
Эффективность конвекции в мантии (число Нуссельта)
Эффективность выноса тепла определяется безразмерным числом Нуссельта(Nu), которое понимается как отношение конвективного теплового потока (Q), к тепловому потоку (Q1), передаваемому за счет молекулярной теплопроводности при отсутствии конвекции


Для тепловой конвекции Nu = 18, по расчетам Жаркова, т.е. конвективный перенос в 18 раз увеличил эффективную теплопроводность. Для химико-плотностной конвекции Nu=48, конвективный перенос в 48 раз увеличил эффективную теплопроводность.
Рифтогенные модели нефтегазаобразований
Подразумевает накопление мощной толщи осадков до 12км. Вначале континентальных а затем в условиях межконтинентальных морей, типа современного красного моря. В рельефе рифты выражены вытянутыми на сотни км. Линейными впадинами-грабенами с крутыми ступенеобразными бортами сбросового происхождения опущенными по системе листрических сбросов. Современными примерами незаполненных осадками рифтовых впадин является озеро Байкал и система рифтов восточной Африки. В качестве примеров заполненных осадками рифтов (авлакогенов) можно привести грабены северного моря западной Сибири Миграция углеводородов в рифтовых прогибах происходит благодаря отжиму поровых и связанных вод при уплотнении и разогреве осадков в центральной наиболее погруженных частях авлакогенов. Когда медленно раздвигающиеся рифтовые зоны оказываются перекрыты осадками, углеводороды могут накапливаться в проницаемых породах и образовывать залежи.
















понятие о градиенте вакансий и диффузионном потоке
под градиентов вакансий можно понимать частоту перемещения данной вакансии на величину периода решётки (b) в направлении x: Г=W/6
·, где W- вероятность того что соседний с вакансией атом имеет энергию большей величины энергетического барьера H. Выравнивание градиентов вакансий под действием диффузионных сил будет сопровождаться переносом вещества, то есть его течением. Дифузионая ползучесть вещества зависит от дифузионого потока вакансии. Плотность дифузионого потока J прямопропорцональна градиенту концентрации вакансии: J=-bІГdn/dx.


характеристика Спрединга


Допускается что при движении вверх магма может заполнять несколько промежуточных камер самая верхняя из которых располагается на глубине 1-2 км. От дна. Зона спрединга(зона растяжения) протягивается обычно на многие тысячи км. По поверхности земли имея ширину 10-20 км. Однако сам процесс спрединга локализируется в очень узких шириной порядка 10км. Осевых зонах СОХ. В зависимости от скорости спрединга различают медленно раздвигающиеся СОХ 0,5-5 см. в год, с умеренной скоростью раздвижения 5-9см. в год и быстро раздвигающиеся 9-19 см. в год. От скорости раздвижения зависит и строением гребневых зон СОХ, так рифтовая долина ограниченная высокими сбросами характерна для медленно раздвигающихся хребтов.
3. геодинамическая цикличность в развитии Земли

Хайн считает что долгопериодические циклы связаны с глубинными процессами а коротко периодические могут иметь и астрономические происхождения. Цикл Вильсона он охватывает время от начала нового образования нового океана до его закрытия 600-800млн. лет. Цикл Бертрана включает две стадии: геосинклинальную(прогибание и накопление толщ) и орогенную ( инверсия тектонического режима) , она в три раза меньше Вильсона. Циклы Штилле периодичность проявления орогенических фаз 30млн. лет каждая из них следует рассматривать как проявление предварительной, частной орогенической фазы, их сумма приводит к завершающему орогенезу. В фанерозойской истории земли от20 до 33 орогенических фаз




1.Конвергентные границы
Конвергентными называются границы на которых происходит столкновение плит. Возможно три варианта:
Континентальная плита с океанической. Океаническая кора плотнее, чем континентальная и погружается под континент в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Океаническая плита с океанической. В таком случае одна из плит заползает под другую и также формируется зона субдукции, над которой образуется [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Континентальная плита с континентальной. Происходит коллизия, возникает мощная складчатая область. Классический пример  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В редких случаях происходит надвигание океанической коры на континентальную  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Благодаря этому процессу возникли [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и другие.В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её появление в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В них происходят исключительно сложные процессы, взаимодействия коры и мантии. Так океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших объектов современных геологических исследований.Большинство современных зон субдукции расположены по периферии [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], образуя тихоокеанское огненное кольцо. Процессы, идущие в зоне конвегенции плит, по праву считаются одними из самых сложных в геологии. В ней смешиваются блоки разного происходения, образуя новую континентальную кору.
2.Гидратация океанической коры
В истории развития Мирового океана наиболее чётко и резко должен выделяться момент полного насыщения пород океанической коры водой и последующего отрыва поверхности растущего океана от среднего уровня стояния гребней срединно- океанических хребтов. Объясняется это тем, что до того времени вся дегазировавшаяся из мантии избыточная вода полностью уходила в океаническую кору (масса океана временно сохранялась приблизительно постоянной), т.е. попадая в рифтовые зоны, вода из них обратно уже не вытекала. В результате этого обмена не могла существовать и свободная циркуляция океанских вод по толще океанической коры, а следовательно, и широкий вынос минеральных веществ из рифтовых зон Земли в океаны. Поэтому только после полного насыщения океанической коры водой и некоторого подъёма поверхности океана над уровнем гребней срединно- океанических хребтов из рифтовых зон в океаны стали в изобилии выноситься минеральные компоненты океанической коры, тогда как до этого момента времени состав океанских вод преимущественно определялся только континентальным стоком.
3.Взаимодействие Земли и Солнца
Гравитационное взаимодействие двух тел конечного размера обусловлено их взаимным притяжением. Эти силы приложены к центру масс каждого тела и направлены по линии, соединяющей эти центры.Силы инерции, удерживающие тела от падения друг на друга, связаны с движением по криволинейным траекториям и направлены так, чтобы в каждый момент уравновешивать силы тяготения. Центр масс двух тел остается неподвижным. Форма отдельного тела определяется собственным гравитационным полем, распределением массы в объеме тела и его способностью удерживать свою первоначальную форму силами сцепления между своими частями тела на разных масштабных уровнях. Если тело вращается около собственной оси, то действие сил инерции также не может быть уравновешенным в объеме тела без участия сил сцепления. При взаимодействии двух тел их собственные гравитационные поля постоянно находятся в возмущенном состоянии, что вызывает непрерывное движение масс внутри тел. Это движение изменяет форму тел и влияет на движение тел друг относительно друга вследствие обмена моментом количества движения. Возмущенные собственные гравитационные поля могут быть представлены эквипотенциальными поверхностями, что бывает удобно при рассмотрении осесимметричных тел. Эквипотенциальная поверхность возмущенного поля тесно связана со взаимным расположением двух тел, а само тело вращается вокруг собственной оси. В каждый момент времени эквипотенциальная поверхность показывала бы ту форму, которую должно принять физическое тело, чтобы действие гравитации двух тел было скомпенсировано на поверхности. Очевидно, что это равновесие недостижимо: ускорение пропорционально расстоянию между поверхностями и будет убывать со временем.

1.Концепция двухъярусной тектоники литосферных плит
Основные положения концепции сводятся к следующему:
- существует 2 яруса и , соответственно, два масштаба появления тектоники плит – литосферный и коровый. Первый работает в условиях глобальных горизонтальных движений оболочки, второй при региональных тектонических процессах.
- коровый слой литосферы системами трещин разделен на отдельные микроплиты (их толщина соизмерима с длиной), которые способны перемещаться в горизонтальном направлении автономно относительно мантийной части литосферы.
- верхний(коровый) ярус, в отличие от общелитосферного, при столкновении (коллизии) не испытывает субдукцию, а проявляет себя в виде обдукции.
- активизация корового яруса происходит в зонах столкновения крупных литосферных плит, в областях высоких концентраций тектонических напряжений
По-видимому, главной причиной ТЛП служит интенсивное сжатие, которое возникает в зонах коллизии. Расклинивающее действие приводит к тому, что верхний, коровый яруслитосферных плит испытывает скалывание коровых блоков, которые учавствуют в формировании горноскладчатой области, а нижний (литосферный ярус) продолжает испытывать подтекание (субдукцию) под литосферную плиту.




2.Энергетический баланс Земли
На геологической стадии развития Земли в ней выделилось 2,03*1028эрг тепловой энергии. Эта энергия расходовалась на тепловое излучение, на производство геологических процессов и на поддержание земных недр в горячем состоянии. Энергетический баланс Земли:
·E=Еg+Et+Er-Q-Eтмп
Eтмп – энергия тектономагматических процессов. Считается, что со временем генерация тепловой конвекции в недрах постепенно уменьшится, за счет снижения энергии гравитационной дифференциации. Через 1,5-2*109 лет, наступит «тепловая смерть» и вместе с этим прекратятся тектономагматические процессы.
3.Энергия приливного трения
Взаимодействие Земли и Луны приводит к возникновению приливных деформаций, проявляются в твердой Земле в виде приливных вздутий, а в гидросфере – в виде приливов и отливов. В Земле рассеивается 0,3*1021 эрг/с приливной энергии, 94% которой диссоцирует в мелководных морях за счет трения придонных приливных течений о морское дно. По сравнению с полной энергией, генерируемой в недрах, это малая доля – всего 0,5% – энергия приливного трения практически не влияет на тектоническую активность планеты.
Геолог-е и географи-е св-ва сущ-я конвекционного движения в мантии
Одним из доказательств является форма геоида и характер регионального гравитационного поля. Еще сейсмотомографические исследования позволяют получить модели распределения плотностных, а через них и тепловых неоднородностей в мантии по скоростным характеристикам распространения упругих колебаний. Убедительными явл-ся данные сейсмотомографов, о рельефе поверхности земного ядра. Существование мощных нисходящих и восходящих мантийных потоков должно было создавать на поверхности ядра впадины и выступы. Еще один довод – это существование эффективного механического тепла из земных глубин и ее поверхности.
Трансформные границы
Скольжения (трансформные границы) – хар-ся сдвиговыми движениями литосферных плит друг относительно друга без существенного расхождения или сближения в рельефе дна океана трансформные границы выражены сопряженными параллелями структурами узких хребтов и ложбин с крутой общей стенкой.
При категории трансформных разломов, магистральные, спрединговых хребтов и гребневые магистральные рассекают целые океаны, разделяя их на сегменты. Разлом спрединговых хребтов рассекают лишь спрединговые хребты, и затухают в абиссальных котловинах. Гребневые ограничиваются в своем распространении гребнями срединно-океаническими хребтов, смещение вдоль них изменяются десятками км.
Дивергентные границы
Конвергентными называются границы на которых происходит столкновение плит. Возможно три варианта:
Континентальная плита с океанической. Океаническая кора плотнее, чем континентальная и погружается под континент в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Океаническая плита с океанической. В таком случае одна из плит заползает под другую и также формируется зона субдукции, над которой образуется [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Континентальная плита с континентальной. Происходит коллизия, возникает мощная складчатая область. Классический пример  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В редких случаях происходит надвигание океанической коры на континентальную  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Благодаря этому процессу возникли [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и другие.В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её появление в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В них происходят исключительно сложные процессы, взаимодействия коры и мантии. Так океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших объектов современных геологических исследований.Большинство современных зон субдукции расположены по периферии [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], образуя тихоокеанское огненное кольцо. Процессы, идущие в зоне конвегенции плит, по праву считаются одними из самых сложных в геологии. В ней смешиваются блоки разного происходения, образуя новую континентальную кору.
Основные этапы развития земли
После возникновения Земли как планеты в ее развитии выделяют догеологический и геологический этапы. Догеологический этап охватывает ~ 0.9 млрд. лет, характеризуется широким проявлением вулканизма с выделением газов и паров воды и формированием базальтового слоя земной коры.Атмосфера состояла из водных паров, метана, углекислого газа, водорода, аммиака, сероводорода и др. К концу этого этапа температура опустилась ниже 100оС, что привело к образованию первых водоемов. Таким образом, в догеологический этап развития Земли сформировались базальтовый слой, атмосфера и гидросфера.В геологический этап формируются: гранитный и осадочный слои земной коры, изменился состав атмосферы и гидросферы, появился органический мир.Геологическая история развития Земли в свою очередь подразделяется на несколько этапов, которые охватывают отдельные геохронологические подразделения и характеризуются особенностями в развитии: органического мира, комплексов горных пород, палеогеографии, строения земной коры.Докембрийский этапОхватывает архейский и протерозойский эоны. Начало этапа ~4.5 млрд. лет, верхняя граница- 570 млн. лет. Архей подразделяют на ранний и поздний, а протерозой на: ранне-среднепротерозойскую и позднепротерозойскую эры. Поздний протерозой еще называют рифеем. На рубеже с палеозоем выделяют стратиграфическое подразделение- венд (соответствует периоду).Развитие гидросферы и атмосферы и органического мира. Состав первичной гидросферы - HCl, HF, H2S, CO2, SiO2 и др., ph=1-2 (очень кислая среда). На рубеже нижнего и верхнего архея возрастает ph, появляются хлориды K, Na, Mg, Ca. Состав воды - хлоридно-карбонатный.Состав первичной атмосферы - CO2, H2S, NH4, CH4, HCl. Температура ~65-80о, давление высокое.Первыми организмами считаются бактерии и сине-зеленые водоросли. Наиболее древние находки найдены в Австралии, возраст их 3.5 млрд. лет.На рубеже ~ 3.0 млрд. лет (т.е. на границе нижнего и верхнего архея) появляется свободный кислород. Его появление способствует накоплению свободного азота- начинается эволюция атмосферы и гидросферы. К концу докембрийского этапа в атмосфере снижается содержание СО2 и возрастает О2+N2.Гидросфера становится хлоридно-карбонатно-сульфатной.На рубеже архея и протерозоя появляются грибы, в рифее - примитивные многоклеточные, а в конце протерозоя начинается развитие бесскелетных организмов- черви, медузы, полипы.Развитие земной коры рассмотрим как параллельное формирование комплекса пород и структурных элементов.Предполагают, что в раннем архее в обширных прогибах происходило излияние лав базальтов и образование железокремнистых пород. Это были прообразы геосинклиналей - протогеосинклинали. В результате метаморфизма первичные породы превратились в амфиболиты, гранулиты, гнейсы и др., а затем подверглись гранитизации. В результате этого образовались гранитогнейсовые купола, давшие начало формированию континентальной коры. В верхнем архее в геосинклинальных условиях продолжается вулканизм и накопление осадочных пород, более разнообразных по составу - конгломераты, аркозовые песчаники, глинистые сланцы и железистые кварциты. Породы претерпели зеленокаменный метаморфизм, внедрение калиевых гранитов и превратились в зеленокаменные пояса, которые совместно с гранитогнейсовыми куполами стали прообразами древних платформ - протоплатформы.

Сейсмический параметр. Уравнение Адамса-Вильямса

В основе методики определения изменения плотности в земле с глубиной лежит уравнение Ад-Виль. Дельта P=рg на дельта L/ Ф. Ф-сейсмический параметр. Ф= VpІ-4/3*VsІ. Оно позволяет определить лишь градиенты плотности.
Понятие о нелинейной геодинамике
Геодинамика мантии и геологические явления в целом эти процессы многопричинны , сложны и далеко не всегда укладываются в установленную систему закономерностей, такие тенденции получили название нелинейной геодинамики. Большинство геологических процессов тем более тектонических и геодинамических нелинейны, поэтому в последние 15 лет в геологию стали впроникать идеи школы и.р. пригожина, связанные с проведением физических систем вдали от состояния равновесия и с нелинейными эффектами. У нас в стране идеи нелинейности развивают пущаровский, фадеев, кузнецов. Нелинейные явления это когда видимая линейная закономерность нарушается хаотическими процессами.
Энергия радиактивного рапада
Из общего теплового потока идущего из недр Земли и равного примерно 4,2*10 эрг/с, на долу радиогенной энергии приходится лишь 26%, при этом основная часть приходится на земную кору и только 6% от суммарных теплопотерь Земли- на мантию. Радиогенное тепло сравнительно быстро теряется через земную поверхность и практически не учавствует в разогреве глубинных недр. Для выявления роли радиогенной энегрии т термике земли следует учитывать лишь энергию, которая выделяется из мантии. Закон распада радиоктивных элементов: No=Nt*e в степени лямбда *тау. По подсчётам американского геофизика Вакье радиогенное тепло может обеспечить лишь около четверти наблюдаемого потока. Выводы: 1 можно высчитать начальное количество радиактивных элементов 2 энергия радиактивного распада со временем уменьшается, она равна 0,43*10в 38 эрг.
Механизм бародифузии
Одним из наиболее реальных механизмов выделения ядерного вещества из мантии которая приводит к дальнейшему росту земного ядра, является распад твёрдых растворов под влиянием высоких давлений, диффузии железа и его оксидов из кристаллических решёток железо содержащий силикатов мантии в межгранулярные пространства -механизм бародиффузии. Автор механизма Монин и сорохтин 81год. Механиз основан на принципе Ле-Шателье, что внешнее воздествие , выводящее систему из термодинамического равновесия вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

Энергия гравитационной дифференциации
Она является главным источников эндогенной энергии земли, на геологической стадии развития земли. Энергию ГД можно рассматривать как разность потенциальной энергии первичной земли и современной земли. Главным фактором формирования ЭГД является формирование земного ядра. Появление этой энергии во времени происходит пропорционально росту массы ядра. Численно оценка ЭГД колеблется от 1,5 до2*10 в 38 степени эрг. Часть энергии ушла на сжатие земных недр, остальная часть выделилась в форме тепла и способствовала разогреву недр. Скорость выделения ЭГД не равномерна во времени. Пик активности приходится на поздний архей 87,3*10 в 20 эрг/с, что в 32 раза превосходит современный уровень.
Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 23645937
    Размер файла: 355 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий