Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Роль космических воздействий

Роль космических воздействий

15.10.2017

Представляют большой интерес попытки выяснить периодичность проявлений землетрясений и извержений вулканов, а следовательно, связанных с ними сейсмогенных и вулканогенных тектонических движений. Еще А. Перре, обработав данные по 23 тысячам землетрясений с 1751 по 1872 г., нашел, что частота землетрясений зависит от фаз Луны и ее расстояния от Земли, а именно повышается к сизигиям и перигеям. Ту же закономерность подтвердили японский геофизик К. Кнотт в 1897 г., Л. Коттон (Великобритания) в 1922 г., Л. Родес (Испания) в 1934 г., М. Ален (США) в 1936 г. Используя данные приказбекских землетрясений, Г.П. Тамразян (1956 г.) пришел к выводу, что если число землетрясений в квадратурах принять за 100%, то в сизигиях оно равно 154%. Подобные же закономерности, подтверждающие связь землетрясений с космическими факторами, им же намечены для Крыма, Туркмении, Закавказья и северо-западной части Тихого океана. Н.Г. Нестеренко и М.В. Стовас отмечают, что все катастрофические землетрясения 1960 г. (Агадир, Чили и др.) отклонялись не более чем на трое суток от сизигийных положений.
Такое распределение землетрясений хорошо увязывается с тем фактом, что приливообразующие силы Луны в сизигиях и перигиях значительно больше, чем в квадратурах и апогеях.
Однако распределение частот землетрясений таково, что в сизигиях их в общем больше, чем в квадратурах, но не намного (например, по А. Перре, от 3,3 до 12,8%). Неудивительно поэтому, что эта закономерность, вытекающая из обработки массовых данных, часто не находит подтверждения для некоторых конкретных районов. Так, согласно В. В. Ломакину (1966 г.), из 23 крупных землетрясений на Байкале только 10 приходится на сизигии. Однако этот исследователь для Байкала устанавливает другую, не менее важную закономерность, а именно связь периодичности землетрясений с нутационными периодами (периоды колебания наклона лунной орбиты) длительностью 18,6 года. В.В. Ломакин объясняет связь землетрясений с приливами тем, что приливы служат дополнительными или так называемыми спусковыми силами в происхождении землетрясений.
Периодичность, наблюдаемая также в вулканической деятельности, по-видимому, тесно связана с периодичностью землетрясений. Такая периодичность была установлена, в частности, для Везувия и Стромболи.
В.А. Широков по наблюдениям на Камчатке периодичность вулканических извержений и землетрясений с 19-летним циклом лунных приливов связывает с изменением склонения Луны от 18°19' до 28°35' в период 18,61 года. Связь сейсмической и вулканической активности с 19-летней компонентой приливообразующей силы Луны может быть использована при прогнозе землетрясений.
Важные факты и соображения относительно космических влияний на тектонические процессы сообщались П.Н. Кропоткиным и Ю.А. Трапезниковым. Они обосновывают связь между изменениями: а) продолжительности суток, что рассматривается как результат изменения угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси, б) периода и амплитуды чандлеровских колебаний, в) скорости дрейфа магнитного поля Земли (рассматривается как результат скольжения оболочки Земли по ядру). Коэффициент корреляции этих трех явлений, а также корреляции первых двух из них с суммарной энергией глубоких землетрясений составляет 0,8—0,9. По другим данным, энергия землетрясений коррелируется с вариациями солнечной активности. П.Н. Кропоткиным и Ю.А. Трапезниковым высказана любопытнейшая, с точки зрения тектониста, хотя и очень предположительная идея о том, что общей причиной согласующихся геофизических и тектонических явлений могут быть изменения гравитационной постоянной, например, с изменениями гравитационного влияния масс Вселенной при их перераспределении в пространстве, изменениями скорости движения Солнечной системы на галактической орбите. Очень возможно, что причины тектонических событий геологического прошлого, малопонятные при привычных представлениях о неизменности гравитационной константы, могли бы быть истолкованы с позиций этой идеи. Могли бы быть намечены общие пути геолого-астрономических исследований. Интерес, который связан с исследованиями явлений периодичности землетрясений и вулканических извержений, вызывается открывающейся возможностью исследования космических влияний на тектоническую жизнь Земли, в частности не только на упругие, но и на остаточные (дающие дислокационные результаты) тектонические движения. Можно думать о перспективе перехода от выяснения короткой периодичности (фазы луны, нутации) к длинной периодичности, распространяющейся на значительные отрезки геологического времени, и о выяснении связей тектонической энергии Земли не только с лунно-солнечными, но и с более общими, пока еще возможно плохо изученными космическими влияниями.
Автором совместно с Л.А. Масловым было показано, что ритмичность современных тектонических движений позволяет применять для их описания аппарат волновой механики и рассматривать с этой позиции «тектонические волны». С таких «волновых» позиций уже изучались современные движения земной коры. В.В. Ломакин еще в 1960 г. отмечал движения земной поверхности в виде волн, идущих параллельно друг другу от юго-восточного к северо-западному берегу Байкала. В.И. Синюковым получены данные о существовании для Сихотэ-Алиня тектонических волн, зафиксированных в строении и развитии осадочных бассейнов мезозоя. Этому же вопросу посвящены теоретические работы В.Н. Николаевского, В.А. Дубровского и др.
Тектонические волны, так же как и любые другие, характеризуются длиной, периодом (или частотой), скоростью распространения, амплитудой и другими параметрами. Периоды этих волн могут составлять десятки, тысячи и миллионы лет, а скорости распространения варьировать от нескольких сантиметров до десятков километров в год. Из этих данных мы можем определить длину волн в сотни и тысячи км и их частоту в пределах 10в-9—10в-16 герц.
Более быстрые тектонические волны длиной около 20 тысяч км, скоростью распространения 1700 км/час и частотой 10в-5 герц, т. е. в миллион раз большей частоты упомянутых медленных тектонических волн обладают строгой регулярностью. Речь идет о приливах твердой Земли, которые имеют отчетливо выраженный упругий характер.
Ограничимся рассмотрением именно этого типа современных движений земной поверхности и отметим возможность наличия хотя бы очень небольшой упругой компоненты у современных тектонических волн. Ho если рассматриваемые движения несомненно связаны с воздействием Луны, то генезис более медленных низкочастотных движений может быть более сложным и в значительной степени определенным внутриземными процессами. Ho и здесь не исключена хотя бы в ничтожной мере связь с дальними космическими воздействиями. Этот вопрос пока не изучен, но заслуживает внимания.
При движении Земли в неоднородном гравитационном поле, создаваемом Солнцем, Луной и планетами, в ней возникают напряжения и деформации, распределение которых носит очень сложный характер. Наибольшие амплитуды и скорости приливных движений определяются секториальной компонентой лунных приливов. Секториальная функция имеет в качестве узловых линий, т. е. линий обращения функции в нуль, только меридианы, расположенные на 45° по обе стороны от меридиана возмущающего тела (Луны). Эти линии делят сферу на четыре сектора, в которых функция поочередно принимает положительные и отрицательные значения (рис. 17). Области, где функция положительная, являются областями прилива, т. е. положительных смещений земной поверхности. Отрицательные области — это области отлива. Секториальная компонента лунных приливов представляет собой волну смещений с периодом в 12 часов, бегущую все время в западном направлении, т. е. в обратном по отношению к вращению Земли. Вертикальные приливные смещения достигают максимальных значений в приэкваториальной области, где достигают 50 см. В приполярных областях эти смещения близки к нулю. Экваториальные же (максимальные) значения вертикальной скорости приливных смещений составляют 4 см/час.
При движении приливной волны ее максимум достигается не в плоскости меридиана возмущающего тела, а с некоторым запозданием, которое составляет для твердой Земли примерно 1° (рис. 18).

Запаздывание приливной волны свидетельствует о том, что материал Земли не идеально упругий даже для высокочастотного воздействия приливных нагрузок. Из-за запаздывания приливного горба в Земле возникают незначительные пульсирующие, но знакопостоянные тангенциальные усилия, действующие в одном, т. е. западном, направлении в течение всего времени существования планеты. В планете развиваются малые, но необратимые и накапливающиеся деформации, реализующиеся в однонаправленном (западном) смещении верхних земных слоев относительно нижних.
В экспериментах новосибирских исследователей группы Е.И. Шемякина приливная деформация имитировалась путем вращения гибкого цилиндра, заполненного сыпучей или жидкой массой, в жестком статоре с эллиптическим внутренним сечением, что приводило к значительным горизонтальным перемещениям среды. В этом можно усмотреть аналогию с описанным механизмом и косвенное подтверждение возможных крупных горизонтальных перемещений земных масс (рис. 19). Эти эксперименты очень интересны и подтверждаются расчетами в том смысле, что, учитывая физические свойства Земли, приливная энергия идет не только на замедление вращения Земли в целом, но и на внутриземные деформации и другие процессы.

Движение земных оболочек, индуцированное лунными приливами, имеет явно выраженную географическую зональность. Максимальные скорости западного смещения должны наблюдаться в приэкваториальных областях, а минимальные, или нулевые,— в полярных. Оценка скорости западного движения и распределение ее по радиусу Земли и широтам зависит от модели, принятой исследователем. Например, могут быть положены в основу представления, что движения эти совершаются только на уровне астеносферы или же только на уровне коро-мантийной границы, или же на уровне нескольких границ. Западное смещение может быть также рассеяно по толщам пород. Скорости таких тангенциальных движений могут достигать нескольких сантиметров в год, а накопление напряжений происходить со скоростью в миллионы паскалей в миллион лет. Отсюда возникает непосредственная возможность преобразования энергии приливов в тектоническую энергию. Накапливающиеся в больших объемах напряжения действуют одновременно и однонаправленно. Суммирование этих напряжений приводит к возникновению больших усилий, способных вызывать значительные тангенциальные смещения. Накапливаемые напряжения в результате действия такого механизма могут быть очень большими, так как процесс идет длительно и непрерывно. Отсюда становится очевидной роль рассматриваемых движений в образовании дислокаций, в частности планетарных дислокаций широтного простирания. К такого рода образованиям можно отнести широтную гравитационную Бразильско-Гвинейскую аномалию, трансформные разломы Атлантического океана, Тихоокеанские разломы Мендосино, Пайонир, Мэррей и др. Эти широтные дислокации можно связать с различиями в скоростях западного движения н распределением напряжений в различных широтных зонах от полярной до экваториальной. Образование широтных разломов уменьшает сцепление полярных и экваториальной зон, что, в свою очередь, усиливает зональную контрастность относительного горизонтального перемещения оболочек Земли. Ю.Ф. Копничев в 1983 г. отметил, что скорость растекания аномальной мантии для запада Тихого океана монотонно увеличивается от Алеутской дуги к экватору.
Как показывают расчеты, сделанные различными авторами, например С. Ранкорном, плотностная конвекция вещества нижней мантии также способна создавать высокие напряжения — примерно того же порядка, что и рассматриваемый здесь приливный механизм. Однако картина конвективных движений отличается гораздо большей неоднородностью, чем «приливных», что снижает их тектоническую значимость по крайней мере на планетарном уровне. Взаимодействие этих двух типов движений, вероятно, должно выражаться в том, что индуцированные приливным механизмом перемещения вещества будут подавляться конвективные движения противоположного знака и усиливать совпадающие. По Ю.Ф. Копничеву, скорость перетекания аномальной мантии в западном направлении в несколько раз больше, чем в восточном и для Тихого, и для Атлантического океана.
Относительные смещения оболочек должны приводить к диссипативному разогреву примыкающих к трущимся поверхностям земных масс. Это может выражаться в появлении частично подплавленных зон с пониженной вязкостью, что, в свою очередь, облегчает взаимное перемещение движущихся слоев. С механизмом диссипативного разогрева может быть связано образование и существование астеносферы. Развитие разогретых зон разломов и слоев представляет самоподдерживающий процесс, что обеспечивает их длительное и устойчивое существование во времени и пространстве.
Западное перемещение земных оболочек по различным причинам, связанным с неравномерным распределением реологических свойств земной коры и мантии, их кусочно-блоковым строением, неравномерной мощностью слоев, изменениями отношений с конвекционной кинематикой, могут трансформироваться в вертикальные движения и приводить к образованию длительно развивающихся крупных структурных форм на уровне коры и мантии.
Рассмотренные явления в принципе имеют глобальный характер, но могут реализовываться в региональных и даже локальных масштабах. К глобальным проявлениям западного перемещения земных слоев возможно отнести тихоокеанские области фронтального торошения и арьергардные зоны островных дуг и окраинных морей.
Приливное трение приводит к замедлению вращения Земли, что установлено инструментальными астрономическими измерениями. С этим замедлением связано преобразование энергии вращения планеты в ее внутреннюю энергию. В далеком геологическом прошлом эта скорость могла быть в миллион раз больше, что подтверждается особенностями развития планеты в раннем докембрии.
Приведенные оценки поступления приливной энергии показывают, что средняя за все время существования Земли энергия будет на несколько порядков выше любой другой и, значит, может определять всю сумму тектонических преобразований планеты. Важнейшей особенностью поступления приливной энергии является ее организованный характер, т. е. регулярный во времени и пространстве, благодаря чему приливное воздействие может модулировать или организовывать другие источники энергии. Таким образом, энергия твердых приливов Земли, т. е. энергия, обусловленная внешними космическими воздействиями, является вполне достаточной для реализации всего комплекса тектонических процессов, происходящих в планете. Так как тектоническая энергия конвертируема, она способна обеспечить не только все механические процессы (вертикальные и горизонтальные движения, образование разломов, тектоническую расслоенность и т. д.), но и всю гамму термальных преобразований, во всяком случае в пределах коры, и мантии, а именно: расплавы, вулканизм, метаморфизм, возникновение зон пониженной вязкости или зон с другими измененными физическими свойствами.
Если представить существование сплошного слоя с вязкостью обычно приписываемой астеносфере, то с начала мезозоя внешняя оболочка Земли могла бы продвинуться в западном направлении на 25 000 км, иными словами, совершить примерно половину оборота. Учитывая сложность и неравномерность строения Земли, на что указывают многочисленные данные о неоднородности мантии, такое «безостановочное» и однородное движение практически невероятно. Надо думать, что значительная часть энергии расходуется на разломы, вертикальные движения и термальные процессы вплоть до метаморфизма и образования вулканических очагов. Короче говоря, организованная энергия космических воздействий может реализоваться в любых формах и служить надежным энергетическим аргументом для многих геотектонических гипотез.
Сделанные здесь выводы о возможности создания основных резервов тектонической энергии Земли за счет космических воздействий говорят в пользу большой роли горизонтальных движений в литосфере, что хорошо согласуется с соотношением вертикальной и горизонтальной составляющих в измеряемых современных движениях земной поверхности.