Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [ 121 ] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

7.4. упномасштабные тектонические волны

7.4.1. ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ДИФФУЗИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

Долговременные наблюдения за сейсмоскоростными аномалиями показывают, что они могут периодически меняться в зонах, примыкающих к гигантским литосферным разломам, хотя эта периодичность не всегда связана с землетрясениями.

Было обнаружено, что сейсмоскоростные аномалии могут возбуждаться как бы волнами. Например, в районе Гарма (Памир - Гиндукущ) подобная волна имеет скорость, равную 7-33 км/год и период Г « 3 года, согласующийся с числом землетрясений [67].

Эти волны играют роль и триггера для разломов, которые "готовы" к дальнейшему росту.

Теория тектонической диффузии напряжений Эльзассера, отмечавшаяся ранее, хорошо описывает распространение зоны афтершоков, но неадекватна периодическим эффектам.

По Эльзассеру тектонические изменения соответствуют балансу сил взаимодействия литосферы и астеносферы [168].

Осреднение напряжений поперек литосферы приводит к балансу сил в плоском одномерном случае:

-tiM ("4,

где - толщина литосферы: сг - тангенциальная сила, действующая на нижнюю границы литосферы.

Смещения литосферы u{x,t) определяются осредненным модулем Юнга Е и средним поперечным напряжением

То же смещение входит в граничное значение скорости смещения, фигурирующее в законе ползучести астеносферы:

1Л ди

Здесь /л - вязкость астеносферы; - толщина астеносферы, ниже которой геоматериал неподвижен.

Комбинирование уравнений (7.34) - (7.36) приводит к результирующему уравнению диффузии напряжений

ди и

к - ; Kg - НН2,

(7.37)

где /л / Е = в - время релаксации, равное примерно 3 годам, а 5» 2 « 100 км, т.е. Kg « 3000 км/год.

7.4.2. ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УЕДИНЕННЫЕ ВОЛНЫ

Рассмотрим [199] вязкое астеносферное течение, которое считается несжимаемым, т.е.

-=0, (7.38,

дх дг

где V - ди / dt - горизонтальная скорость; W - ее вертикальная компонента, которая отлична от нуля, если

dv / dx It 0.

Таким образом, вертикальное смещение Т] на контакте {Z = Н) астеносферы с литосферой будет отлично от нуля:

{x,H„t) = , v={x,t).

(7.39)

Поэтому в теорию Эльзассера надо ввести изгиб литосферы. Представим поле скоростей в астеносфере в следующем виде (рис. 7.19):

° dt

ydtj

. (7.40)

Уравнение несжимаемости (7.38) проинтегрируем поперек астеносферы, нижняя граница которой предполагается жесткой и непроницаемой.

II W i q i i I

H, ---,-------

>t у Ч

Puf. 7. i9. Схема контактного взаимодействия при изгибе литосферной плиты на вязком астеиосферном потоке

Таким образом получим

5/ 2 dxdt 6 dxdt

(7.41)

Баланс сил в таком потоке

(7.42)

позволяет определить среднее давление <р>, действующее в поперечном сечении:

d < р> 2p

Во +

дФ dt

(7.43)

Литосферу можно считать тонкой пластиной, на которую действуют сжимающая сила

ЕН, ди

N = --, (7.44)

I - у дх

изгибающий момент (см. раздел 7.1.5) 396