Физика Земли, 2023, № 2, стр. 49-61

Гравитационная неустойчивость вязкоупругой земной коры

Б. И. Биргер *

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

* E-mail: birgerbor@mail.ru

Поступила в редакцию 10.01.2022
После доработки 31.08.2022
Принята к публикации 31.08.2022

Аннотация

Методом линейной теории для малых возмущений исследуется неустойчивость тяжелого включения в верхних слоях Земли. Существование такого рода включений с повышенной плотностью связано с химической неоднородностью или фазовыми переходами. Вязкоупругость геоматериала описывается реологической моделью Максвелла. Рассмотрены два варианта расположения включения с повышенной плотностью. Тяжелое включение в холодном верхнем упругом слое коры не меняет своего расположения при малых возмущениях, т.е. является устойчивым по линейной теории. Тяжелое включение, которое расположено в горячем вязком слое коры, подстилающем верхний холодный слой, является неустойчивым (медленно погружается в лежащие ниже вязкие слои мантии).

Ключевые слова: гравитационная неустойчивость, вязкоупругость геоматериала, реологическая модель Максвелла.

Список литературы

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

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

  3. Джозеф Д. Устойчивость движений жидкости. М.: Мир. 1981. 638 с.

  4. Мухамедиев Ш.А., Рыжак Е.И., Синюхина С.В. Об устойчивости двуслойной системы неоднородных тяжелых сжимаемых жидкостей // Прикладная математика и механика. 2016. Т. 80. Вып. 3. С. 375–385.

  5. Рыжак Е.И., Мухамедиев Ш.А., Синюхина С.В. Условия и механизмы возникновения гравитационной неустойчивости слоистых объемно-упругих геомассивов // Физика Земли. 2016. № 6. С. 4–20.

  6. Рыжак Е.И., Синюхина С.В. Об устойчивости стратифицированных упругих геосистем в поле силы тяжести // Докл. РАН. 2019. Т. 489. № 3. С. 298–302.

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

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

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

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

Дополнительные материалы отсутствуют.