|
Геодинамика
[geodynamics] – в современном понимании (начиная с последней четверти ХХ в.) наука, ставящая своей задачей построение модели эволюции Земли и ее поверх. путем выявления природы сил, вызывающих изменение ее состава, строения и рельефа на основе законов физики и химии, предпочтительно с применением количественных методов анализа, физич. и математич. моделирования. Г. занимает особое место среди наук о Земле, синтезируя данные геологии (особенно геотектоники), планетарной геофизики, геохимии, а также геодезии, океанологии и физики атмосферы. Г. подразделяется на эндогенную геодинамику и экзогенную геодинамику; первая изучает процессы, протекающие в недрах твердой Земли, вторая – процессы, происходящие на ее поверх. под воздействием агентов внеш. среды: атмосферы, гидросферы, криосферы, а также окружающего Землю космич. пространства. В зависимости от глубинности изучаемых объектов и, соответственно, применяемых методов исследования эндогенную Г. несколько условно можно подразделить на две составляющие: Г. верх. оболочек Земли (литосферы вместе с верхами мантии), в совокупности составляющих тектоносферу, и Г. ниж. оболочек, называемую также глубинной геодинамикой. Г. тектоносферы более развита; в числе прочих методов она может также использовать методы и наработки традиционной геотектоники. Первоочередная задача этой ветви Г. – с помощью наблюдений, проводимых непосредственно на зем. поверх. или, с использованием приборов, на относительно небольших глубинах, создание модели (в конечном счете количественной) тектонич. движений и напряжений, их характеристики и развития во времени и пространстве. Знак и скорость современных вертикальных и горизонтальных движений изучают геодезич. методами, в т. ч. космич. геодезией, а ориентацию современных напряжений – методами сейсмологии: по фокальным механизмам землетрясений, а также прямыми измерениями в шахтах и скважинах. Для реконструкции древних вертикальных движений пользуются методами палеотектоники, тогда как горизонтальные восстанавливают с помощью палеомагнитного метода. Спец. ветвь Г. тектоносферы, занимающаяся увязкой горизонтальных перемещений плит, называется кинематикой плит. Параметры древних полей напряжений (деформаций) восстанавливаются методами структурной геологии на основе картирования структур-индикаторов того или иного вида напряженного состояния (напр., для горизонтальной плоскости – структур сжатия, растяжения и сдвига), а также более тонкими количественными методами (см. Петроструктурный анализ, Стрейн-анализ, Структурный анализ). Важную информацию о типе древнего напряженного состояния в подвижных поясах дают петрологич. наблюдения за характером магматизма, связанного с теми или иными геодинамическими обстановками. Для описания процессов, происходящих в тектоносфере, широко используют концепцию тектоники литосферных плит. Изучение процессов в ниж. мантии и ядре, а также их связей между собой и с процессами в тектоносфере составляет предмет глубинной геодинамики. Последняя использует уже только методы планетарной геофизики, геохимии и петрологии, подкрепляемыми моделированием. Результаты исследований показывают особую роль двух разделов слоев, различающихся по составу и по реологическим свойствам: границы верх. и ниж. мантии (660–670 км) и слоя D" в основании мантии, на границе с ядром. В первом из них скачкообразно возрастает вниз скорость распространения сейсмич. волн, он же гасит гипоцентры землетрясений. Эти его свойства по служили основанием модели двухъярусной конвекции (см. Конвекция мантийная), протекающей раздельно выше и ниже этой границы (что не является общепринятым). В слое D" предполагается интенсивный обмен между в-вом мантии и в-вом внеш. ядра Земли. Этот слой, по распространенному мнению, служит исходным уровнем для подъема суперплюмов. Среди наиболее обсуждаемых глубинной Г. проблем – число уровней конвекции (одно- или двухъярусная) и глубина затухания в мантии континентов, океанов, плит и др. мегаструктур, участвующих в процессах плейт-тектоники. Необратимые изменения характера геодинамических процессов, вызванные рядом причин (охлаждение Земли, потеря за счет дегазации запаса летучих и др.), изучаются исторической геодинамикой. Влияние на эндогенную Г. оказывают и такие факторы, как осевое вращение Земли и твердые приливы, вызываемые притяжением Луны и Солнца, метеоритно-астероидные бомбардировки. Экзогенная Г. имеет дело со многими факторами, накладывающимися друг на друга и влияющими на эрозию, выветривание и образование осадков, на формирование рельефа зем. поверх., режим ледников и пр. Наиболее важные из них – циркуляция атмосферы и гидросферы; биосферные процессы и антропогенное воздействие; сила тяжести; перепады температуры на поверх. Земли и пр.
|
