Рельеф Земли Океаны не просто впадины, заполненные водой .

Рельеф Земли
Океаны не просто впадины, заполненные водой.
Средняя глубина 4км Линейный хребет 2км – глобальная трещина –рождение базальтовой коры,
Глубоководные впадины – погружение дна 6км (макс 11км),
Переработка базальтов в легкую гранитную кору континентов. Горные системы 8.8
Горы на дне = вулканы.
Континентальные горы = вулканы + складки
Границы литосферных плит – линейные цепи вулканов (не совпадают с континентами)
Горячие точки -сильнейшие действующие одиночные вулканы (вокруг Африки и Тихого океана)
Эпицентры землетрясений
по границам плит
Скорости перемещения точек поверхности по данным спутников GPS
Жесткие плиты движутся поступательно и вращаются Vмас =10см/год =3 нм/с
КОНТИНЕНТЫ ПЛАВАЮТ СРЕДИ ПЛИТ
подобно вмерзающим ледоколам
4.57 млрд. лет
Геохимия
железное ядро
Сейсмология
жидкое ж.ядро
Плавление ж-к
T=4000К
Тепловой поток
конвекция
высоковязкая
камен. мантия
На дне мантии
коричневым цветом
показаны скопления
горячего тяжелого
вещества.
С их периферии
поднимаются
плюмы,
образующие
крупнейшие
вулканы
Трубицын, 2010-0212
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОДИНАМИКИ
1) Рельеф
2) Перемещение континентов и дна океанов
3) Землетрясения
4) Вулканизм
Идеи-заруб. 1970
Теория – заруб. 1990
ТЕОРИЯ КОНВЕКЦИИ В МАНТИИ
ТЕОРИЯ ДРЕЙФА ПЛАВАЮЩИХ КОНТИНЕНТОВ
ТЕОРИЯ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ
ТЕОРИЯ МАНТИЙНЫХ ПЛЮМОВ
Идеи -Вегенер 1912
Теория -Трубицын, 2000
Идеи -МакКензи, Морган 1970
Теория -Берковичи, Такли, Трубицын 2011
Идеи- Морган 1970
Теория заруб.,1990, Трубицын 2011
ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНВЕКЦИИ
С ПЛИТАМИ, ПЛЮМАМИ и КОНТИНЕНТАМИ
ГЕОДИНАМИКА =
1. ТЕКТОНИКА ПЛАВАЮЩИХ КОНТИНЕНТОВ
– дрейф континентов
2. ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ
– рельеф и землетрясенияния
3. ТЕКТОНИКА МАНТИЙНЫХ ПЛЮМОВ
– вулканизм
1.
ТЕКТОНИКА
ПЛАВАЮЩИХ КОНТИНЕНТОВ
Континенты плавают на вязкой
мантии при тепловой конвекции
Суперконтинент ПАНГЕЯ (300-200Ma)
Движение континентов (Вегенер, 1912)
Геологическая реконструкция положения континентов
ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ
ТЕПЛОВОЙ
КОНВЕКЦИИ
с учетом
теплового и
механического
взаимодействия с
плавающими
континентами
1. ОБЪЕДИНЕНИЕ,
суперконтинент
2. РАСПАД
суперконтинента
Эксперимент
Zhang J., A. Libchaber, 2000.
Phys.Rev. Lett, V. 84, 4361
СФЕРИЧЕСКАЯ ЗЕМЛЯ
Сейсмическая томография мантии современной Земли
Два гигантских нисходящих потока, засасывающих литосферные плиты в мантию
qcп=1370=370+1000
На дне мантии
коричневым
цветом показаны
скопления
горячего тяжелого
вещества.
С их периферии
поднимаются
плюмы,
образующие
крупнейшие
вулканы
Трубицын, 2010
Япония соединяется с Евразией
Мадагаскар отходит от Африки,
Ю. Америка сталкивается с Антарктидой
Мадагаскар приближается к Индии
Возникает мост между Евразией и Австралией
Ю. Америка поворачивается для плотного соединения с Антарктидой
Абстрактная модель, континенты - круглые диски без столкновений
Континенты –
квадраты
Температураабстрактная
Masaki Yoshida
Earth and Planetary Science Letters 295 (2010) 205–218
Только
начальные
скорости без
движения
континентов
2. ТЕКТОНИКА
ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ
Конвекция в мантии с сильной зависимостью
вязкости от температуры, давления и
сдвигового напряжения
Вязкость и скорости течений при конвекции с высокой прочностью литосферы (сухой)
ВЫВОД
ОДИНОЧНЫЕ ПЛЮМЫ
под сплощной литосферой
ВЕНЕРА - сухая прочная жесткая
литосфера, при горячей мантии
возможны эпизодические катастрофы
МАРС - холодная толстая литосфера,
при слабой конвекции возможны
одиночные крупные вулканы
Конвекция при вязкости с менее порочной литосферой
(мокрой), разбивающейся жесткие на плиты
ТЕКТОНИКА
МАНТИЙНЫХ ПЛЮМОВ
Квазитурбулентная конвекция в
мантии с горячим тяжелым нижним
слоем
Конвекция с тяжелым нижним слоем
Трубицын В.П. ДАН, 2010, т. 435, №5
Роль суперконтинентов
Численные геодинамические модели
конвекции с тяжелым слоем и
континентами
Деформация слоя D” под влиянием суперконтинента
Начальное состояние: развитая конвекция, в мантию помещается ровный
слой D” толщиной 200км со скачком плотности 2.5% и суперконтинент
ВЫВОД по результатм моделирования
Слой D” деформирован мантийными течениями.
горячие (500-1000К) тяжелые скопления - горы
высотой 400-600км возникают под суперконтинентом
(Трубицын, 2011)
Численная модель
конвекции с рециркуляцией
океанической коры и
тяжелым слоем.
ВЫВОД по результатм
моделирования
Плюмы возникают на
вершине ближайщей горы
скопления вещества слоя D”
Трубицын, 2012
Границы литосферных плит – линейные цепи вулканов (не совпадают с континентами)
Горячие точки -сильнейшие действующие одиночные вулканы (вокруг Африки и Тихого океана)
Torsvik, T. H., Burke, K., Steinberger, B., Webb, S. J., Ashwal, L. D. (2010): Diamonds sampled by
plumes from the core–mantle boundary. - Nature, 466, 7304, 352-355
Вверху - схема
глобальной тектоники
Земли.
Внизу - горы (LLSVP)
на дне мантии под
Тихим океаном и
Африкой по данным
томографии, Becker
and Boschi (2002), и
палеореконструкции
расположения над
ними горячих точек
(HS) и огненных
провинций (LIP),
Montelli et al. (2006),
Torsvik et al. (2006,
2008).
Глобальная
тектоническая
схема
взаимодействия
литосферных
плит и
мантийных
плюмов
Конвекции в мантии с плавающими континентами,
литосферными плитами и мантийными плюмами
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОДИНАМИКИ
1) Рельеф
2) Перемещение континентов и дна океанов
3) Землетрясения
4) Вулканизм
Идеи-заруб. 1970
Теория – заруб. 1990
ТЕОРИЯ КОНВЕКЦИИ В МАНТИИ
ТЕОРИЯ ДРЕЙФА ПЛАВАЮЩИХ КОНТИНЕНТОВ
ТЕОРИЯ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ
ТЕОРИЯ МАНТИЙНЫХ ПЛЮМОВ
Идеи -Вегенер 1912
Теория -Трубицын, 2000
Идеи -МакКензи, Морган 1970
Теория -Берковичи, Такли, Трубицын 2011
Идеи- Морган 1970
Теория заруб.,1990, Трубицын 2011
ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНВЕКЦИИ
С ПЛИТАМИ, ПЛЮМАМИ и КОНТИНЕНТАМИ
E=MV2/2=6e24(1e-9)2/2=3e6дж=3000кдж=700ккал=70
град10л =mv2/2=20т(60км/час)/2
3см/год=1e-9м/с=1нм/с. 60км/час=17м/с Q/t=47e12w,
t=3e6/47e12=6e-8с, l=vt=1e-9 6e-8=6e-15см
Распространенность нуклидов
относительно Si в зависимости от
массового числа (выбраны такие
единицы, в которых
распространенность Si равна 106)
В Вселенной в целом, и в Юпитере
массовой доля распространенности
водорода игелия 74 % и 25, атомная
мольная доля 92 % и 8 %.
Массовая доля на миллион в
Галактике H-739,0002 He240,0008, O- 10,400, C-4,600, Ne1,340, Fe-1,090, N-960, Si-650,
Mg-580, S-440
Атмосфера 0,0000051, Океаны
0,0014, Кора 0,026, Мантия
4,043, Внешнее ядро 1,835
Внутреннее ядро 0,09675,1024 кг
Хим состав Земли по массе :
Железо 34,6%, Кислород 29,5%,
Кремний 15,2%, Магний 12,7%,
Никель 2,4%, Сера 1,9%, Титан
0,05%
lower mantle :O 36.2 %, Al 1.00 %,Fe 23.6 %, Na 0.66 %, Si 18.0 %, Cr 0.37 %, Mg 13.8 %, Mn 0.22
% S 2.1 %, K 0.17 %, Ni 1.9 %, Ti 0.14 %, Ca 1.5 % , Co 0.10%, all other elements: 0.24%
Вакуум внутри сосуда: эл-м поле + грав поле +радиоиоакт частицы+нейтрино+невид материя
13,7 ± 0,13 млрд лет . За t≈10-43, l≈10-33, E≈10+16Tev=1032K ,
M≈10-5. ρ=1097 кг/м3
Фаз переход в охлажд материи из экстр X-состояния. Гут Xрасш. пузырь.
На поверхности одного из них - наша Вселенная.
Переохл водарастущий кристалл. Нас. пар  капли, град, туман =(в-во+поле), темная мат, темная энергия
10-43 с -
Планковская эра.
10-36 с
Отд грав поле. Возникли электрон+нейтрино+кварки +анти
10-35 -10-32 Быстрое инфляционное расширение (протон яблоко v=10см/10-32=1033см/с)
Разделение сильного и слабого. Анигиляция античастиц рожд фотонов???
10-10 с
Разделение слабого и э-м полей
Кварки объединились в протоны и нейтроны,
10-5 с 100 с, T=109K Первичный синтез только легких ядер (далее редко),
0.3by T=3 000К, Образование атомов. вещество стало прозрачным
1 byОбразование первых галактик, звезд, грав нагрев, синтез тяжелых ядер.
Взрывы- сверхновая. Центр часть нейтронная или ч. дыра, Внешняя рассеиваласьСырье для звезд второго и третьего поколения
4.57ba Солнце H73% ?He25% 14e6K,- 6e6K 4.56 Земля.
G=6.6710-8cm3gs-2 с=31010cm,, h=1.0510-27erg s: t=[hGc-5]1/2, l=ct, E=h/t, E=Mc2, t=5.4e-44 s≈10-43, l= 1.6e-33см≈10-33,
E=1.94e16erg≈1.2 1028≈e16 Tev==1.41032K , M=2.18e-5≈10-5