Физика Земли, 2020, № 4, стр. 161-171

Современные движения земной поверхности и распространение напряжений в верхней упругой коре

Б. И. Биргер *

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: birgerbor@mail.ru

Поступила в редакцию 09.01.2019
После доработки 09.07.2019
Принята к публикации 27.01.2020

Аннотация

Земная кора моделируется как тонкая упругая пластина, а подстилающая ее литосфера – как полупространство с реологией вязкой жидкости. Для такой системы с помощью преобразования Фурье по горизонтальным координатам и преобразования Лапласа по времени получены решения уравнений механики сплошной среды в виде волн диффузионного типа, которые, сильно затухая, распространяются из области начального возмущения по земной поверхности и вызывают ее смещения. В случае точечного начального возмущения найдено аналитическое выражение для этих волн, дающее явную зависимость смещений земной поверхности и напряжений в упругой коре от горизонтальных координат и времени. Диффузионные волны (безынерционные волны Рэлея и Лява) можно рассматривать как механизм современных вертикальных и горизонтальных движений земной коры. Безынерционные волны Рэлея приводят к восстановлению изостатического равновесия земной коры, которое нарушается начальным вертикальным смещением земной поверхности. В том случае, когда безынерционная волна Лява распространяется вдоль запертого разлома из участка разлома, где произошло вспарывание разлома, сопровождаемого землетрясением, эта волна снижает нормальное напряжение, приложенное к борту разлома, и поэтому уменьшает силу трения, способствуя вспарыванию на удаленном участке запертого разлома и вызывая новое землетрясение.

Ключевые слова: реология вязкой жидкости, волны диффузионного типа, изостатическое равновесие.

DOI: 10.31857/S0002333720040043

Список литературы

  1. Белоусов В.В. Эндогенные режимы материков. М.: Недра. 1978. 232 с.

  2. Биргер Б.И. Распространение напряжений в литосфере Земли // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1989. № 12. С. 3–18.

  3. Биргер Б.И. Динамика литосферы Земли. М.: Ленанд. 2016. 256 с.

  4. Биргер Б.И. Восстанавливающие изостазию течения в литосфере // Геофизические исследования. 2017. Т. 18. № 4. С. 17–31.

  5. Быков В.Г. Предсказание и наблюдение деформационных волн Земли // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 3. С. 721–754.

  6. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломов и парадоксы скоростей деформаций // Физика Земли. 2013. № 5, с. 28-46.

  7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука. 1965. 202 с.

  8. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. Геологические приложения физики сплошных сред. М.: Мир. 1985. 730 с.

  9. Райс Дж. Механика очага землетрясения. М.: Мир. 1982. 217 с.

  10. Anderson D. Lithosphere, asthenosphere, and perisphere // Reviews of Geophysics. 1995. V. 31. P. 125–149.

  11. Birger B.I. Rheology of the Earth and thermoconvective mechanism for sedimentary basins formation // Geophys. J. Inter. 1998. V. 134. P. 1–12.

  12. Birger B.I. Excitation of thermoconvective waves in the continental lithosphere // Geophys. J. Inter. 2000. V. 140. P. 24–36.

  13. Birger B.I. Transient creep and convective instability of the lithosphere // Geophys. J. Inter. 2012. V. 191. P. 909–922.

  14. Birger B.I. Temperature-dependent transient creep and dynamics of cratonic lithosphere // Geophys. J. Inter. 2013. V. 195. P. 695–705.

  15. Karato S. Deformation of Earth Materials. An Introduction to the Rheology of Solid Earth. Cambridge university press. 2008. 463 p.

  16. Cathles L.M. The viscosity of the Earth’s mantle. Princeton university press. 1975. 386 p.

  17. Elsasser W.H. Convection and stress propagation in the upper mantle // Appl. Modern Phys. Earth Planet. Inter. N.Y.: Wiley, 1969. P. 223–246.

Дополнительные материалы отсутствуют.