Тезисы научной конференции ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ, апрель 2006 года

Секция ГЕОЛОГИЯ

содержание

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СЕВЕРНОЙ КОМПОНЕНТЫ ДРЕЙФА КОНТИНЕНТОВ И РАСШИРЕНИЯ ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ ЗЕМЛИ

М.А. Гончаров

Факты и реконструкции, свидетельствующие о наличии северной компоненты дрейфа континентов в фанерозое. Северная компонента дрейфа континентов - это элемент панглобальной геодинамической системы 0-го ранга [3]. Эта система обусловлена действием внешних по отношению к Земле ротационных сил. Поэтому она функционирует во всей Земле и создает общий фон, на котором развертывается действие геодинамических систем более высокого ранга, вуалирующих северную компоненту дрейфа континентов. Ниже рассматривается только эта последняя.

В венде бóльшая часть континентальных масс располагалась в Южном полушарии. Центр вегенеровской Пангеи располагался уже вблизи экватора, а после ее распада бóльшая часть континентальных масс оказалась в Северном полушарии. Северная компонента дрейфа характерна и для Тихоокеанского сегмента Земли (Тихоокеанская плита с ее террейнами). Но если на всей поверхности Земли обнаруживается северная компонента движения континентов и океанических плит, то такая компонента должна быть характерна и для течения подконтинентальной мантии.

Простейшая математическая модель северной компоненты течения мантии и дрейфа континентов. Компенсационная организация тектонического течения [2] в рассматриваемом случае заключается в следующем. В тылу меридионального тектонического потока (под Южным полюсом) неизбежен компенсирующий восходящий поток, а на фронте (под Северным полюсом) - компенсирующий нисходящий поток (рисунок). Возможная причина такой одноячейковой конвекции - смещение внутреннего ядра Земли [1].

Простейшая математическая модель поля скоростей поверхностного горизонтального потока: v_j = A cos j (1), где j - широта, отрицательная в Южном полушарии и положительная в Северном полушарии; Aљ - некая константа. На основе (1) нетрудно определить скорость деформации в меридиональном (2) и широтном (3) направлениях, возникающей в неравномерном и расходящемся (в Южном полушарии) и сходящемся (в Северном полушарии) вдоль меридианов поверхностном потоке:љљ љ

e^'_j љ= d v_j / d l_j = - (A / R) sin j; (2)
e^' _l љ= d l_l / (l_l dt) = - (A / R) sin j. (3)

Здесь l - длина дуги меридиана или параллели, R - радиус Земли. С учетом знаков можно заключить, что в Южном полушарии как меридианы, так и параллели удлиняются, а в Северном полушарии они укорачиваются, причем, что особенно примечательно - с одинаковой скоростью.

Сопоставление следствий из модели с фактическим материалом и независимыми концепциями. Восходящий поток под Южным полюсом, имеющий своим источником нижнюю мантию и даже ядро, является причиной нарушения изостатического равновесия литосферы Антарктиды [4]. Этот поток поддерживает аномально высокое (около 3 км) стояние Антарктического материка. Нисходящий же поток под Северным полюсом вызывает понижение кровли литосферы под Арктическим океаном в виде аномально широкого шельфа; этот поток обусловлен смещением к северу внутреннего ядра Земли [1] и компенсационным "раздвижением" границы внешнего ядра и мантии. Примерно одинаковая ширина восходящего потока под Южным полюсом и нисходящего потока под Северным полюсом обеспечила примерное равенство площадей антиподально расположенных Антарктиды и Арктического океана.

В Южном полушарии меридианы и параллели удлиняются, а в Северном - укорачиваются. Такое изменение длин меридианов и параллелей зафиксировано по данным GPS [1]. Независимо от широты, скорость деформации вдоль меридианов равна скорости деформации вдоль параллелей. Однако это равенство весьма "шатко". Оно легко нарушается под влиянием "малых параметров" (например, не-сферичности Земли). Т. е. имеет место нелинейная зависимость, когда малые отклонения приводят к далеко идущим последствиям. Поэтому в Антарктиде возникают меридиональные (радиальные по отношению к Южному полюсу) рифты и другие линеаменты. А на некотором удалении от нее формируется субконцентрическая система спрединга. На еще большем удалении от Антарктиды снова преобладает субмеридиональная система спрединга в виде трех "стволов" через примерно 90°.

Литература:

• Баркин Ю.В. Небесная механика ядра и мантии Земли: геодинамические и геофизические следствия // Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых. Ред. Ю.В. Карякин. Т. 1. М.: ГЕОС, 2005. С. 30-33.
• Гончаров М.А. Компенсационная организация тектонического течения и структурные парагенезы // Геотектоника. 1993. N 4. С. 19-29.
• Гончаров М.А., Талицкий В.Г., Фролова Н.С. Введение в тектонофизику. М.: Книжный дом "Университет", 2005. 496 с.
• Грушинский А.Н., Строев П.А., Корякин Е.Д. Строение литосферы Антарктики и ее изостатическое состояние // Отечественная геология. 2004. N 2. С. 30-36.