Геотектонічна і геодинамічна роль полів напружень, обумовлених порушенням рівноважного стану Землі

Abstract

У дисертаційній роботі на основі кількісної оцінки полів механічних напружень вирішено проблему ролі ряду факторів, що викликають порушення рівноважного стану Землі, а саме: нестабільності ротаційного режиму планети, місячно-сонячні приливи, аномалії геоїда. Проаналізовано їх вплив на протікання геотектонічних і геодинамічних процесів. Найважливішими висновками, одержаними в роботі, є наступні. Величини механічних напружень, обумовлені порушеннями рівноважного стану Землі внаслідок впливу різних факторів, розподіляються таким чином: вікове зміщення осі обертання в тілі Землі – >107 Па; вікове загасання швидкості обертання Землі – 105 Па; місячно-сонячні припливи – 104 Па; чандлеровські і річні коливання полюса – 103 Па і короткоперіодні варіації швидкості обертання – 102 Па. Поля напружень в діапазоні 104–106 Па зв'язані з аномаліями геоїда, обумовленими вторинними деформаційними процесами в розломно-блоковій тектоносфері. Просторово-часові особливості полів напружень, обумовлених порушенням рівноважного стану і їх зіставлення з фактичними геологічними даними, дозволяють затверджувати: циклічності в седиментогенезі, тектогенезі, магматизмі і метаморфізмі мають загальну природу, що пов'язана з полем напружень, обумовленим варіаціями ротаційного режиму; напруження, пов'язані з аномаліями геоїда, відображають особливості протікання геотектонічних процесів в блоковій тектоносфері під дією нормального поля напружень; певну роль в процесі структуроутворення виконує поле напружень, обумовлене місячно-сонячними припливами. Поля напружень, обумовлені порушенням рівноважного стану, є важливим прогностичним критерієм при геотектонічних і геодинамічних побудовах; їх залучення відкриває нові можливості в прогнозі землетрусів, гірничих ударів, раптових викидів вугілля та газу і інших небезпечних явищ.

В диссертационной работе на основе количественной оценки полей механических напряжений решена проблема роли ряда факторов, вызывающих нарушение равновесного состояния Земли, а именно: нестабильности ротационного режима планеты, лунно-солнечные приливы, аномалии геоида. Проанализировано их влияние на протекание геотектонических и геодинамических процессов. В ходе выполнения работы решены следующие основные задачи: разработаны алгоритмы и выполнена количественная оценка полей напряжений, обусловленных рядом факторов, приводящих к нарушению равновесного состояния Земли; проанализирована роль данных полей напряжений в протекании геотектонических процессов и установлена их пространственно-временная связь; установлена связь рассматриваемых полей напряжений с особенностями пространственно-временного распределения сейсмических событий в рамках разломно-блоковой модели тектоносферы; показана возможность реконструкции с привлечением информации о полях напряжений, обусловленных нарушением равновесного состояния Земли, возможной природы и механизмов эволюции осадочных бассейнов. Важнейшими выводами, полученными в работе, являются следующие. Величины механических напряжений, обусловленных нарушениями равновесного состояния Земли вследствие влияния различных факторов, распределяются следующим образом: вековое смещение оси вращения в теле Земли – >107 Па; вековое затухание скорости вращения Земли – 105 Па; лунно-солнечные приливы – 104 Па; чандлеровские и годичные колебания полюса – 103 Па и короткопериодные вариации скорости вращения – 102 Па. Поля напряжений в диапазоне 104–106 Па связанны с аномалиями геоида, обусловленными вторичными деформационными процессами в разломно-блоковой тектоносфере. Пространственно-временные особенности полей напряжений, обусловленных нарушением равновесного состояния и их сопоставление с фактическими геологическими данными, позволяют утверждать: цикличности в седиментогенезе, тектогенезе, магматизме и метаморфизме имеют общую природу связанную с полем напряжений, обусловленным вариациями ротационного режима; напряжения, связанные с аномалиями геоида, отражают особенности протекания геотектонических процессов в блоковой тектоносфере под действием нормального поля напряжений; определенную роль в процессе структурообразования играет поле напряжений, обусловленное лунно-солнечными приливами. Поля напряжений, обусловленных нарушением равновесного состояния, являются важным прогностическим критерием при геотектонических и геодинамических построениях; их привлечение открывает новые возможности в прогнозе землетрясений, горных ударов, внезапных выбросов угля и газа и других опасных явлений.

Based on the quantitative estimation there was solved a problem of the role of raw of factors caused the disturbances of the equilibrium state of the Earth in the thesis. The factors are: instability of the rotary regime of planet, lunar-solar tides and geoid anomalies. It was made an analysis of its influence on the flowing of geotectonic and geodynamic processes. The main conclusions obtained in this work were the following. Mechanic stresses values caused by the disturbances of the equilibrium state of the Earth that are the result of different factors influence are distributed in such way: ancient displacement of the rotation axes in the Earth body – > 107 Pa; ancient decay of the rotation velocity of the Earth – 105 Pa, lunar-solar tides – 104 Pa, Chandler and annual oscillation of the pole – 103 Pa, short-term variations of the rotation velocity – 102 Pa. The stress fields of the interval 104–106 Pa related with the geoid anomalies caused by secondary deformation processes in the fault-block tectonosphere. Spatial-temporal properties of the stress fields caused by the disturbances of the equilibrium state and its comparison with the factual geological data allows to assert: cyclicity in sedimentation, tectonogenesis, magmatizm and metamorphism have general nature related with the stress fields caused by the variations of rotary regime; stresses related with the geoid anomalies reflect flowing features of geotectonic processes in block tectonosphere under the influence of normal stress field; specified role in forming play the stress field caused by the lunar-solar tides. Stress fields caused by the disturbances of the equilibrium state it’s an important prognosis criterion in geotectonic and geodynamic buildings. Its involvement opens a new possibilities in prognosis of earthquakes, mine impacts, instantaneous outburst and others dangerous phenomena.