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

12(1 - v) dx •

(7.45)

собственный вес q - у{Н + rj), сила сдвига т[И), и нормальное давление р{И) « < /? > со стороны астеносферы. Здесь V -

коэффициент Пуассона.

Баланс всех изгибающих моментов означает, что

< р> = q +

EHl dn+l

Ё1 дх

(7.46)

12(7 - v) дх дх

Эти уравнения определяют вертикальные смещения литосферы

Е дх 12(7-v) ах дх"-2в (дФ

Е дх

(7.47)

где в = р / Е - время релаксации системы "литосфе-ра-Ьастеносфера".

Уравнение для смещений литосферы в ее собственной плоскости

1 ди l-v дх

Н,Н,

(ди дФ\ - + - ydt dt

в дт}

(7.48)

Я, dxdt НН,

(Vo+A)

оказывается обобщением уравнения Эльзассера (7.21), поскольку оно учитывает вертикальное смещение (Т] 0) и ассоциированные перетоки в астеносфере (Ф 0). Последнее слагаемое соответствует непрерывному воздействию со стороны дрейфа континентов.

Модуль Юнга "гранитной" литосферы Е меняется от значения 5 X 10" Па до 5x10 Па согласно измерениям в квази-

статических условиях с учетом роста дилатансионных трещин. Вот почему это значение взято в 10 раз меньшим, чем это следует из измерений скоростей Р-волн. Диапазон вязкостей астеносферы составляет ю" < /л < ю Па, и 2 < в < 200 (лет). Здесь обсуждаются движения, для которых М « Ф « 0.1 См), к„ ~ 5о « 0.1 (м/год; и Н< Н 10 м.

Гравитационным эффектом будем пренебрегать. Вслед за М.Смолуховским, будем пренебрегать и нелинейным эффектом выпучивания (третьим слагаемым левой части) в уравнении (7.31).

Тектонические волны могут распространяться постольку, поскольку имеется приток энергии из стационарных астено-сферных потоков.

После исключения переменной Ф можно получить следующие два уравнения (v « 1) в движущейся системе координат :

dfH.d 4UH, 4H,d

4Н,Н,

(7.49)

12 d 2

3 du6{Tj-Tjo)

H,d4

P Во 2Н, и

(7.50)

причем = x-Ut, р = 4ви1Н.. Уравнение (7.49) дшхее преобразовать к виду

можно

- = ехр d

F{)cxp

(7.51)

а выбор скорости тектонической волны

U={3v,-B,) Ло

позволяет далее преобразовать (7.50) к результирующему уравнению, определяющему форму уединенной волны:

1 dl, Ю

.5 И

[12 dC

2 Нг

llhdl.Hi 4 Hide 2" Н2

(7.53)

Для оценок можно положить в качестве отсчетного смещения tJq ~ 0.1м. Тогда скорость тектонической волны имеет порядок 300 км/год или менее, если Bq О. Деформация отсчета [du/dg] имеет порядок Ю-нЮ"*, а длина тектонической волны /Iw£/«300 kmh уменьшается вместе с астеносферной вязкостью.

Однако эффект выпучивания для таких волн может быть важным, и тем самым результирующее уравнение (7.53) будет включать нелинейный член, потенциально соответствующий волнам - солитонам.

7.4.3. ГЛОБАЛЬНАЯ ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ПЕРИОДИЧНОСТЬ

Прямые свидетельства существования тектонических уединенных волн были выявлены по данным сейсмического мониторинга ядерных взрывов в США и СССР (1964 - 1984 гг.).

Было обнаружено, что время прихода Р-волн и S-волн с полигонов в Неваде и Семипалатинске ко всем сейсмическим станциям имеет периодическую составляющую 5т, примерно равную 3, 6 и 11 годам. Более того, амплитуды волн (рис. 7.20) или, вернее, отношения амплитуд волн одного и того же взрыва, независимы от мощности взрыва, но обладают теми же самыми временными изменениями [69].

Объяснение такого феномена связано с реакцией пор и тре-