Отрицательные гидроизостатические движения земной коры, вызываемые приращением водной нагрузки
Эти движения достаточно подробно описываются в работах М. Криттендена, А. Блума, Р. Мэтьюза, Р. Флинта, Н. А. Мернера, Н. И. Николаева и многих других исследователей.
Рост водной нагрузки связан со многими причинами: заполнение водой новообразованных тектонических депрессий; увеличение общего объёма воды в Мировом океане, обусловленное поступлением ювенильных вод из глубоких недр планеты; увеличение объёма воды в Мировом океане вследствие таяния материковых панцирных ледников; уменьшение ёмкости внутренних частей океанических котловин, обусловленное разрастанием в их пределах тектонических поднятий и др. Все они сопровождаются разными последствиями.
В случаях заполнения водой новообразованных депрессий геологические последствия носят местный характер. Земная кора здесь, стремясь восстановить изостазию, прогибается с амплитудой примерно равной 1/3 толщины водной оболочки. Кора вытесняет из-под себя в стороны такое количество мантийного вещества, которое по весу равно водной нагрузке. Сопутствующие этому процессу перераспределения масс воды в мировом океане в свою очередь вызывают планетарные положительные движения земной коры, но они настолько малы, что не представляют никакого интереса с точки зрения рельефо- или структурообразования.
В случаях, когда рост водной нагрузки связан с эвстатическим подъёмом уровня Мирового океана, обусловленным образованием новых и расширением внутриокеанических поднятий, гидроизостатические движения охватывают полностью океанические пространства и шельфы. В разных областях Земли эти движения проявляются с разным знаком. Формируются общепланетарные кинематические системы. В континентальных областях, охваченных трансгрессиями, и на стабильных океанических площадях, где вес воды возрастает, земная кора оседает на 1/3 мощности прибывающего водного слоя. При этом шельфы и акватории углубляются. В океанических областях, испытывающих тектоническое поднятие, вес воды убывает, земная кора изостатически всплывает на 1/3 от толщины убывающего слоя воды и тем самым усиливает эндогенные поднятия. Области гидроизостатических опусканий и воздыманий связаны между собой горизонтальными компенсационными перетоками в мантии. Мантийные массы из областей проседаний коры перемещаются в места её воздыманий.
В случаях прироста водной нагрузки из-за таяния материковых панцирных льдов океанические пространства и затопляемые части континентов полностью вовлекаются в отрицательные гидроизостатические движения, амплитуда которых полностью зависит от веса дополнительных масс воды. Мантийный материал, вытесняемый проседающей корой, с обширных пространств океанов и материковых шельфов перекачивается под растаявшие ледники. Земная кора здесь изостатически всплывает на высоту, определяемую весом растаявшего льда.
Принципиально иная кинематическая обстановка складывается при поступлении на поверхность больших масс ювенильной воды. Если бы эта вода разместилась равномерно и образовала планетарную оболочку, то произошло бы повсеместное равновеликое компенсационное опускание земной коры без нарушения изостазии. Но вода размещается неравномерно. На континентах она не удерживается и стекает в океан. В результате кора континентов оказывается недогруженной, а кора океанов перегруженной. Изостатическое равновесие между океанами и сушей нарушается. Стремясь к восстановлению равновесия, массы коры и мантии приходят во взаимосвязанные разнонаправленные перемещения. В пределах акваторий земная кора проседает и вытесняет из-под себя слой мантийного вещества, по весу равный дополнительному водному грузу. В пределах суши кора, наоборот, воздымается и стягивает под себя весь тот излишний объем мантийного материала, который выдавливается из-под акваторий. Амплитуда оседания (hok) и подъёма (hk) коры определяются следующими уравнениями:
где Sok — площадь Мирового океана; Sk — площадь суши; ρм, ρв — плотность мантии и воды; Н — средняя толщина планетарной ювенильной водной оболочки.
Из приведённых уравнений (5) и (6) видно, что амплитуда движений коры в океанах зависит от соотношения площадей океана и суши, а в пределах суши — только от средней толщины ювенильной оболочки. Поэтому амплитуды движений в океанах и на суше не равновеликие величины. При современном соотношении площадей океанов (350 млн. км2) и суши (150 млн. км2) и средней толщине добавочного слоя ювенильной воды, например, 100 м, амплитуда поднятия суши составила бы 30 м, а опускания коры в океанах — только 13 м. Однако в далёком геологическом прошлом, когда океаны на Земле ещё только зарождались, картина могла быть обратной.
Рост водной нагрузки связан со многими причинами: заполнение водой новообразованных тектонических депрессий; увеличение общего объёма воды в Мировом океане, обусловленное поступлением ювенильных вод из глубоких недр планеты; увеличение объёма воды в Мировом океане вследствие таяния материковых панцирных ледников; уменьшение ёмкости внутренних частей океанических котловин, обусловленное разрастанием в их пределах тектонических поднятий и др. Все они сопровождаются разными последствиями.
В случаях заполнения водой новообразованных депрессий геологические последствия носят местный характер. Земная кора здесь, стремясь восстановить изостазию, прогибается с амплитудой примерно равной 1/3 толщины водной оболочки. Кора вытесняет из-под себя в стороны такое количество мантийного вещества, которое по весу равно водной нагрузке. Сопутствующие этому процессу перераспределения масс воды в мировом океане в свою очередь вызывают планетарные положительные движения земной коры, но они настолько малы, что не представляют никакого интереса с точки зрения рельефо- или структурообразования.
В случаях, когда рост водной нагрузки связан с эвстатическим подъёмом уровня Мирового океана, обусловленным образованием новых и расширением внутриокеанических поднятий, гидроизостатические движения охватывают полностью океанические пространства и шельфы. В разных областях Земли эти движения проявляются с разным знаком. Формируются общепланетарные кинематические системы. В континентальных областях, охваченных трансгрессиями, и на стабильных океанических площадях, где вес воды возрастает, земная кора оседает на 1/3 мощности прибывающего водного слоя. При этом шельфы и акватории углубляются. В океанических областях, испытывающих тектоническое поднятие, вес воды убывает, земная кора изостатически всплывает на 1/3 от толщины убывающего слоя воды и тем самым усиливает эндогенные поднятия. Области гидроизостатических опусканий и воздыманий связаны между собой горизонтальными компенсационными перетоками в мантии. Мантийные массы из областей проседаний коры перемещаются в места её воздыманий.
В случаях прироста водной нагрузки из-за таяния материковых панцирных льдов океанические пространства и затопляемые части континентов полностью вовлекаются в отрицательные гидроизостатические движения, амплитуда которых полностью зависит от веса дополнительных масс воды. Мантийный материал, вытесняемый проседающей корой, с обширных пространств океанов и материковых шельфов перекачивается под растаявшие ледники. Земная кора здесь изостатически всплывает на высоту, определяемую весом растаявшего льда.
Принципиально иная кинематическая обстановка складывается при поступлении на поверхность больших масс ювенильной воды. Если бы эта вода разместилась равномерно и образовала планетарную оболочку, то произошло бы повсеместное равновеликое компенсационное опускание земной коры без нарушения изостазии. Но вода размещается неравномерно. На континентах она не удерживается и стекает в океан. В результате кора континентов оказывается недогруженной, а кора океанов перегруженной. Изостатическое равновесие между океанами и сушей нарушается. Стремясь к восстановлению равновесия, массы коры и мантии приходят во взаимосвязанные разнонаправленные перемещения. В пределах акваторий земная кора проседает и вытесняет из-под себя слой мантийного вещества, по весу равный дополнительному водному грузу. В пределах суши кора, наоборот, воздымается и стягивает под себя весь тот излишний объем мантийного материала, который выдавливается из-под акваторий. Амплитуда оседания (hok) и подъёма (hk) коры определяются следующими уравнениями:
Формула 5. Амплитуда оседания и подъёма
Формула 6. Амплитуда оседания и подъёма
где Sok — площадь Мирового океана; Sk — площадь суши; ρм, ρв — плотность мантии и воды; Н — средняя толщина планетарной ювенильной водной оболочки.
Из приведённых уравнений (5) и (6) видно, что амплитуда движений коры в океанах зависит от соотношения площадей океана и суши, а в пределах суши — только от средней толщины ювенильной оболочки. Поэтому амплитуды движений в океанах и на суше не равновеликие величины. При современном соотношении площадей океанов (350 млн. км2) и суши (150 млн. км2) и средней толщине добавочного слоя ювенильной воды, например, 100 м, амплитуда поднятия суши составила бы 30 м, а опускания коры в океанах — только 13 м. Однако в далёком геологическом прошлом, когда океаны на Земле ещё только зарождались, картина могла быть обратной.
Информация:
— Следующая статья | В. А. Дедеев, П. К. Куликов: «Происхождение структур земной коры»