авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы УДК 550.348.436 РАЗДЕЛЕНИЕ АНОМАЛИЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ ...»

-- [ Страница 4 ] --

Отметим, что складкообразование в осадочной оболочке Земли относится к медлен ным тектоническим процессам, при которых проявляются самые различные физико механических свойств горных пород. В зависимости от вида внешней нагрузки, характера затухания возмущений вектора перемещений и количества слоев в выделенном блоке горных пород и физико-механических свойств пород возможна постановка различных видов задач о внутренней или поверхностной неустойчивости в структуре горных пород или в отдельных породных слоях. Для описания физико-механических свойств горных пород используется модель линейно упругого изотропного или ортотропного тела. Возможно обобщение этой модели для слоев с упругопластическими и вязкоупругими свойствами. В качестве внешнего воздействия на выделенные породные массивы задаются сжимающие нагрузки тектониче ского характера, действующие в плоскости простирания слоев и давление веса вышележа щих пород;

повышенное неоднородное температурное поле в земной коре возрастающее с увеличением глубины залегания исследуемого слоистого массива.

Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы Считается, что поверхностное нагружение имеет мертвый или следящий характер. В последнем случае рассмотрены те виды граничных условий на торцах слоев, при которых для решения задачи выполняются достаточные условия применимости статического подхода Эйлера. Сформулируем в общем виде для различных видов складчатостей и указанных свойств горных пород при малых и конечных докритических деформациях и нормальных значениях температур постановку задачи для слоистой среды, сопряженной с однородным полупространством, которое моделирует мантию земной коры (расчетная модель 1). Для сжимаемых тел она имеет следующий вид [1, 5].

( ) () ( ) i ij u ( K ) u j ( K ) = 0, iVK && (1.1) [N ] [ ] ( S ) ( 2 ) ij u ( K 1) + N i(1) ij u ( K ) i = 0, i (1.2) ( ) K u(jK 1) = u(jK ), N i( K, 2 ) = N i( K,1), (N u) ( ) ij = P( K ),u(jK ) = 0, i FK j (1.3) (K ) i (N ) ( ) ij u = P( 0 ), i S j (1.4) i (1) u (jT +1) 0, ( 3 ) (1.5) Здесь введены обозначения – криволинейные лагранжевые координаты;

i символ ко j вариантной производной;

V K – объем, занимаемый K-м элементом среды (K = 1, 2, 3, …, Т + 1);

Т – количество слоев;

Sк – поверхность сопряжения K-1-го и K-го слоев;

S0 – гранич ная поверхность среды;

Nі(K) – составляющие орта нормали к поверхности K-го элемента сре r ды в недеформированном состоянии;

ui – компоненты возмущений вектора перемещения u ;

j P( K ) – компоненты возмущений главного вектора напряжений на поверхности K-го слоя. Для верхней лицевой поверхности слоя N i = N i, а для нижней – N i = N i (K) ( k,1) (K) ( k,2 ). Величиной массовых сил в уравнениях устойчивости (1.1) пренебрегаем. Соотношения (1.1)-(1.5) запи саны в рамках теории устойчивости, построенной при конечных докритических деформаци ях. Выполняя соответствующие упрощения, приведенные в работе [2], можно перейти к по становке задач в рамках одного из известных вариантов теории устойчивости, построенной при малых докритических деформациях. Значение компонентов ij тензоров, характери зующих физико-механические свойства горных пород и значения докритических напряже ний в слоистой толще горных пород, приведены для различных моделей сред в работе [2].

Для несжимаемых тел структура системы дифференциальных уравнений (1.1)-(1.5) остается без изменения, но выражения, заключенные в квадратные скобки принимают иное значение.

[...] (1.1) = [ i ( ij u + qij p )], [...] (1.2)(1.4) = [N i(1, 2) ( ij u + q ij p )], (1.6) где через р обозначено множитель Лагранжа, а вместо тензора подставляется тензор, также характеризуюший свойства пород и их докритическое состояние.

Кроме этого, к такой системе уравнений добавляется условие несжимаемости, кото рое имеет вид ( ) ( ) q ij i u j ( K ) = 0, q ij = g *0 g m + m u 0j.

im j (1.7) Здесь индексом 0 отмечены величины в докритическом состоянии;

g ij, gij – компо ненты метрического тензора в недеформированной и деформированной системах координат.

В системе (1.1) – (1.5) первое соотношение является линеаризированным уравнением устой чивости;

второе – описывает условия жесткого контакта между K-1-м и K-м слоями;

четвер XVI Международная конференция, Воронеж- тое и пятое является граничным условием на поверхности слоистого массива и на бесконеч ности;

выражение (1.3) определяет краевые условия на торцевых поверхностях массива сло ев FK. При рассмотрении задач, относящихся к первому классу, предполагаем, что возмуще r ния вектора перемещений u затухают при удалении от поверхности к бесконечности. При рассмотрении задач второго класса к системе (1.1)-(1.5) присоединяются дополнительные условия затухания.

( ) u (j0 ) 0, при +.

(1.8) Для задач третьего класса считаем, что затухание возмущений вектора перемещений r u не имеет места. В этом случае условия на бесконечности (1.5) заменяются граничными ус ловиями на поверхности S1 или SТ.

( ) Для сжимаемых тел – N i( 2) ij u = P( K ), где (к=1, Т).

j (K ) ( ) Для несжимаемых тел – N i( 2) ij u + q ij p ( K ) = P( K ), S1, ST.

i j Для породных массивов с периодической структурой (модель 4) постановка задачи возможна как при условии затухания на бесконечости (1.5) (модель полуограниченного гор ного массива), так и при условии периодичности u3 (1, 2, 3 ) = u3 (1, 2, 3 + h ), где h – пери од структуры и напряженного состояния горного массива (модель неограниченной слоистой среды регулярной структуры). Для определения основного (докритиченского) состояния в случае конечных деформаций используются основные (нелинеаризированные) соотношения нелинейной механики деформируемого твердого тела [2]. При малых докритических дефор мациях (когда удлинения и сдвиги малы по сравнению с единицей) используют соотношения соответствующей геометрически нелинейной или линейной теории. В последнем случае уравнения движения и граничные условия записываются в виде i ij u j = 0;

N i ij S1 = P j ;

u j S 2 = f j.

&& Условия несжимаемости и геометрические соотношения имеют вид nu n = 0;

2 nm = num + mun (1.10) Об устойчивости состояния равновесия в трехмерной линеаризированной теории ус тойчивости принято судить по поведению возмущений основных компонент, описывающих напряженно-деформированное состояние рассматриваемой среды. В общем случае [2] в уравнения движения и граничные условия (1.1), (1.2) входят возмущения массовых и по верхностных сил F j, Pj, которые имеют вид F j = F1 j u + F2j u ;

P j = P j u + P2j u, & & (2.1) где Fk j, Pk j (k = 1, 2) – дифференциальные операторы. В работе [2], исходя из анализа вы ражений (2.1) дана классификация постановок различных задач устойчивости. Согласно этой работе укажем, что здесь будут рассмотрены статические задачи теории устойчивости, когда F2j = P2j = 0. Поверхностная нагрузка предполагается мертвой ( P j = 0) или следящей ( P j 0). Массовыми силами здесь пренебрегаем ( F1 = 0).При исследовании задач ис j пользуются критерии устойчивости, соответствуещие статической постановке проблемы.

При мертвом характере поверхностных нагрузок применение такого подхода не ограниче но никаким дополнительными условиями, а при действии следящих нагрузок должны вы полняться достаточные условия применимости метода Эйлера, которые можно представить в виде следуещего равенства.

Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы 1 1 Pj u j P j dS = 0. (2.2) ( K ) Здесь индексы 1 и 2 обозначают первое и второе возможное состояние деформируе мой среды. Если следящие нагрузки приложены только к поверхности S0 ограниченной кривой L, то из (2.2) следуют следующие условия.

= 0.

=0 u u или n L L (2.3) r Здесь u3 – составляющая вектора u направленная по нормали к S0, а uп – по нормали к L на поверхности S0. Задача определении критических значений параметров нагружения, ко торые обуславливают начало процесса складкообразования в слоистой толще сводится к ис следованию системы (1.1)-(1.5) при ( u j ) ( K ) = 0 на собственные значения относительно па && раметров нагружения. Эти параметры неявным образом входят в уравнения устойчивости через компоненты тензоров или. Формулы для определения компонент этого тензора в общем случае имеет громоздкий вид и, поэтому, здесь не приводятся. Для перехода в (1.1) (1.5) к конкретным системам координат необходимо задавать соответствующие значения компонентам метрического тензора g и g*. Постановка проблемы (1.1)-(1.5) справедлива при любых значениях докритических деформаций. Для перехода к малым деформациям следует положить g nm = g nm, g0 = g 0, g0 = g 0, S =, 0 nm nm 0 (2.4) где S, – компоненты симметричных тензоров обобщенных и истинных докритических 0 напряжений. При этом здесь уже изменения элементарных объемов и поверхностей не учи тывается, т.е.

dV dSn = 1;

= 1. (2.5) dS n dV При геометрически линейном основном состоянии дополнительно к (1.9) следует по ложить n = 1 + 2 nn = 1, g m + m u 0j = g m.

j j (2.6) Здесь nn – компоненты тензора деформаций в докритическом состоянии. Таким об разом, приходим к следующему заключению. Исходную задачу можно свести к исследова нию системы (1.1)- (1.5) в статической постановке на собственные значения относительно параметров нагружения pii, которые входят в выражения для компонент тензоров и при фиксированных значениях температуры пород и соответствующих значениях их физико механических характеристик с учетом выполнения условий (2.2), (2.3).

ЛИТЕРАТУРА 1. Гузь А.Н. Устойчивость трехмерных деформируемых тел. Киев: Наук. думка, 1971. – 287 с.

2. Гузь А.Н. Основы трехмерной теории устойчивости деформируемых тел. Киев: Вища школа, 1986. – 511 с.

3. Гузь А.Н. О расчетных схемах в линеаризированной механике деформируемых тел // Прикладная механика. № 5. – 2004. – C. 30-47.

4. Гузь А.Н., Чехов В.Н. Линеаризированная теория складкообразования в толще земной коры // Прикладная механика. – № 1. – 1975. – C. 3-17.

5. Гузь А.Н., Чехов В.Н. Исследование поверхностной неустойчивости слоистых тел в трехмерной постановке // Прикладная механика. – № 2. – 1990. – C. 3-24.

XVI Международная конференция, Воронеж- 6. Ержанов Ж.С, Егоров А.К. Теория складкообразования в толще горных пород. Алма Ата, Наука, 1968. – 213 с.

7. Ержанов Ж.С. и др. Теория складкообразования в земной коре. М.: Наука, 1975. – 239 с.

8. Чехов В.Н. Исследование складкообразования в слое горных пород при следящих по верхностных нагрузках // Прикладная механика. – № 7. – 1982. – C. 15-23.

9. Biot M.A. Mechanics of incremental deformations. – New York, Willey, 1965. – 506 p.

УДК 551.24:551.248. РАЗРЫВНАЯ НЕОТЕКТОНИКА – КЛЮЧ К ПОЗНАНИЮ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ЛЕДНИКОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В.Г. Чувардинский Кольский филиал Петрозаводского государственного университета, г. Апатиты, Россия Учение о ледниковых периодах в истории Земли возникло более 150 назад. Ныне это разветвленная концепция, одна из главных теорий в науках о Земле. Особенно велико ее зна чение для объяснения генезиса многочисленных типов рельефа и валунных отложений чет вертичного и более древних периодов, где допускаются материковые оледенения.

Наиболее важными и яркими признаками былых оледенений принято считать экзарационно-ледниковые типы рельефа: фиорды, шхеры, озерные котловины, бараньи лбы, курчавые скалы, полировку кристаллических пород, штрихи и борозды на них.

И, хотя ледниковое происхождение этих образований все еще очень гипотетично, они по-прежнему остаются оплотом ледниковой теории, основанием для идей об огромных по кровных оледенениях равнин Северного полушария, с толщиной льда до 3,5-4,5 км.

Важно отметить, что эти ледниковые признаки были выделены задолго до появле ния науки о ледниках – гляциологии, до изучения динамики и геологической деятельности современных покровных ледников.

Но к настоящему времени, усилиями многих специалистов – гляциологов, геологов, геофизиков, буровиков выполнен огромный объем работ по изучению покровных ледников, их динамики. Во многих пунктах насквозь пробурены льды Гренландии, Антарктиды, аркти ческих островов, изучены многие тысячи метров ледяного керна. Полученные результаты можно подытожить.

Покровные ледники движутся посредством вязко-пластичного течения льда и сколь жения элементарных пластинок льда по внутриледниковым сколам. Скорость движения зна чимо меняется по разрезу ледниковой толщи. Активней всего перемещается верхняя полови на и средняя толща льда, тогда как скорость движения придонных слоев льда снижается поч ти до нуля, а самые базальные слои льда – на границе с подстилающими породами, обездви жены и не участвуют в общем движении льдов. Они не могут выпахивать подстилающие горные породы, не в состоянии перемещать валуны и фактически консервируют доледнико вую поверхность. Убедительные данные о том, что покровные ледники не выпахивают свое ложе, приводит исследователь ледников Арктики и Антарктиды Д.Ю. Большиянов [1].

Эти выводы основательно подтверждены материалами по сквозному разбуриванию покровных льдов Антарктиды и Гренландии. В Антарктиде в разных ее районах пробурено скважин, достигших ледникового ложа (скважины на станциях Бэрд, Восток, Кюнен, Купол C и Купол F). Соответственно, они достигли коренного ложа на глубинах 2164, 3650, 2774, 3270 и 3029 метров [2].

В Гренландии покровный ледник также насквозь разбурен пятью скважинами. Из них на станции Кэмп-Сенчури коренное ложе находится на глубине 1391 м, на станции Дай- оно лежит на глубине 2037,6 м, а на станциях GRIP и GISP-2 буровой снаряд достиг ледни Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы кового ложа, соответственно, на глубинах 3029 и 3053 м. Самой глубокой оказалась скважи на на станции NGRIP. Она достигла коренного ложа на глубине 3091 м [3].

Насквозь пробурены ледниковые шапки многих арктических островов, а также шель фовые ледники Росса и Ронне, питающиеся за счет стока льда антарктического ледникового покрова [1, 7].

Главный и неожиданный результат этого разбуривания – отсутствие по всему разрезу ледниковой толщи моренных включений. Не обнаружено моренных включений даже в при донных частях этих мощнейших льдов. А ведь во всех учебниках, словарях и энциклопедиях именно придонные части покровных ледников изображаются в виде беспрерывной и мощной – во многих сотни метров, мореносодержащей толщи ледника с огромными – до нескольких десятков метров в поперечнике, глыбами и валунами коренных пород. Но буровые данные ясно показывают, что в придонных частях ледников не имеется минеральных включений ви димых невооруженным глазом.

И только с помощью микроскопа во льду удается выявить те или иные минеральные и органические примеси. Что это за примеси? Для самой глубокой скважины – 3680 м, про буренной во льдах Антарктиды (ст. Восток) дается следующее описание этих примесей:

вулканическая пыль, частицы метеоритов микронной размерности (космическая пыль), а также споры и пыльца растений [4].

Появление этих частиц во льду обязано эоловым процессам и космическому монито рингу, но никак не выпахивающей деятельности ледника. От такого понятия, как выпахи вающая деятельность покровных ледников пора окончательно отказаться, так как теперь вы ясняется, что мощнейшие материковые льды не могут даже выпахать воду подледниковых озерных водоемов Антарктиды и Гренландии. Эти тектонические озера возникли еще до на чала формирования ледников, перекрывших их впоследствии. [5] Наиболее крупное из под ледниковых озер – озеро Восток в Центральной Антарктиде, по площади превышает Онеж ское озеро и гораздо глубже его. Глубины в озере Восток (т.е. толщины слоя воды) достига ют 500-700 м и даже 1200 м [5, 6].

Спрашивается, почему ледники не выпахали воду этих озер, не размазали ее по лед никовому ложу? Ответ может быть одним: покровные ледники не выпахивает свое ложе, не формирует донную морену, не перемещает глыбы и валуны.


Но каково тогда происхождение многочисленных типов экзарационного рельефа, выпаханного ледником в кристаллических породах, каково происхождение других много численных ледниковых образований, на Балтийском, Канадском щитах и на прилежащих равнинах? Многолетние исследования автора [7, 8] на Балтийском щите – стране классиче ских и многообразных типов экзарационного рельефа позволили установить, что этот рельеф имеет разломно-тектоническое происхождение. Широкое использование аэро и космосним ков, в сочетании с детальными наземными работами показали парагенетическую связь экза рационного рельефа с неотектоническими разломами, с зонами новейшей тектонической ак тивизации. Подытоживая собранные данные можно привести основные выводы автора [7, 8]:

1. Кристаллический фундамент восточной части Балтийского щита разбит густой се тью неотектонических разрывов, среди которых выделяются глубинные, региональные и приповерхностные разломы: сдвиги, взбросы, сбросы, надвиги, раздвиги.

2. Системы глубинных и региональных неотектонических разломов и крупные экзарационные формы рельефа, такие как фиорды, шхеры, озерные котловины в кристал лических породах образуют единые парагенезисы. Указанные типы экзарационного релье фа являются геоморфологическим выражением новейшего разломообразования и неотекто нического дислоцирования по разломам в условиях докембрийского кристаллического щита, испытывающего горизонтальное тектоническое сжатие.

3. Установлена парагенетическая связь и более мелких экзарационных типов релье фа (бараньих лбов, курчавых скал, полировки пород, систем штрихов и борозд) с такими структурами как надвиги, взбросы, сбросы и сдвиги. Массовое развитие этих форм рельефа наблюдается на окончаниях крупных сдвигов, и они по существу представляют собой сме стители и зеркала скольжения перечисленных разрывных структур, особенно приповерхно XVI Международная конференция, Воронеж- стных надвигов и многочисленных сколов, их смещенные элементы разрушены на мелко блоково-глыбовый материал, впоследствии гравитационно смещенный к основанию склонов.

Разломно-тектонический генезис данных структур дополнительно подтверждается следующими данными:

в контуре крупных обнажений прослеживается погружение отполированных и изборож денных склонов бараньих лбов и курчавых скал под висячие крылья надвигов, взбросов и пологих сбросов.

в интрузивных массивах при гравитационном сползании блоков пород массово обнажа ются отполированные поверхности типичных бараньих лбов внутриблочного происхож дения.

зеркальная поверхность лбов покрыта пленкой милонизированных пород, а системы борозд и штрихов имеют параллельное и субпараллельное расположение, типичное для тектонических структур.

Перечисленный широкий спектр морфоструктур и тектоглифов зеркал скольжения включается в арсенал последствий и признаков новейших тектонических дислокаций, что имеет существенное значение для геодинамических исследований и палеогеографических реконтрукций.

По системе региональных и глубинных разломов кристаллического фундамента зало жены наиболее крупные типы экзарационного рельефа – фиорды, озерные котловины, шхеры. Приуроченность этих образований к неотектоническим разломам необычайно отчет ливо читается на космоснимках, с системой ортогональных разломов связана их конфигура ция. Фиорды, шхеры, озерные котловины, нередко ориентированы по 4-м направлениям, имеют резкие коленообразные изгибы, крестообразную форму – они сформированы на месте пересечений ортогональных разломов.

Различаются формы рельефа, заложенные по сдвигам и раздвигам. В первом случае на их бортах, развиты многочисленные сколы, вторичные надвиги, тектонические зеркала скольжения, штрихи и борозды. Для форм рельефа, заложенных по разломам растяжения ти пичны ступени отрыва и сбросы, полировка и штриховка не характерны.

При принятии тектонического генезиса фиордов, шхер и озерных котловин отпадает необходимость прибегать к нереальным ледниковым построениям, к ледниковому выпахи ванию в кристаллических породах глубоких котловин, ущелий и долин. Особо глубокое вы пахивание принято допускать при формировании фиордов – до 2.5-3 км (!) [9].

ЛИТЕРАТУРА 1. Большиянов Д.Ю. Пассивное оледенение Арктики и Антарктиды. СПб.: Изд. ААНИИ.

– 2006. – 295 с.

2. Талалай П.Г. Глубокое бурение в Антарктиде: новые проекты // Природа. – № 6. – 2007. – С.35-49.

3. Талалай П.Г. Первые итоги бурения самой глубокой скважины во льдах Гренландии // Природа. – 2005. – №11. – С.32-39.

4. Котляков В.М. В ста метрах от тайны // Вокруг света. – № 2. – 2004. – С. 93-101.

5. Зотиков И.А., Даксбери Н.С. О генезисе озера Восток (Антарктида) // Доклады Академии наук. – Т. 374. – № 6. – 2000. – С. 824-826.

6. Масолов В.Н., Лукин В.В., Шереметьев А.Н., Попов С.В. Геофизические исследования подледникового озера Восток в Восточной Антарктиде // Доклады Академии наук. – Т. 379. – № 5. – 2001. – С. 680-685.

7. Чувардинский В.Г. О ледниковой теории. Происхождение образований ледниковой фор мации. Апатиты: Изд. КНЦ РАН. – 1998. – 302 с.

8. Чувардинский В.Г. Неотектоника восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд.

КНЦ РАН. – 2000. – 287 с.

9. Гляциологический словарь / Под ред. В.М. Котлякова. Л.: Гидрометеоиз, 1984. 527 с.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.