Лекции по Физике Земли
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Как образовался этот корень?
Этот закон может быть проиллюстрирован показаниями
весов, к которым подвешивается груз с весом P. В первом случае, когда груз висит в воздухе, весы показывают
значение P.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Как образовался этот корень?
В случае, если компенсация веса груза частично
осуществляется пружиной весов, частично – плавучестью, индикатор весов показывает промежуточное значение веса.
Если груз плавает в жидкости и индикатор весов фиксирует нулевое значение, то вес вытесненной жидкости равен P -
весу груза
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•Пусть плавающий блок имеет слоистую структуру:
•Вес всего блока равен весу жидкости, вытесненной объемом блока, погруженного ниже поверхности жидкости.
•Снимем два слоя – уменьшится вес блока – объем погруженной части блока будет уменьшаться, пока не будет достигнуто равенство Архимеда (это закон изостатической компенсации).
•Литосфера (блок) – по плотности немного меньше астеносферы (жидкости) – схема айсберга, погруженная часть которого много больше надводной.
•Кора – наиболее плавучая часть литосферы – компенсация главным образом за счет утолщения коры (Гималаи, Тибет
– 9км гоы, до 70 км – корни).
Изменение мощности корней гор согласно
закону Архимеда
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Изостатический расчет
•ВВЕДЕНИЕ. Первоначально гипотеза изостазии была выдвинута Дж. Эри на основе анализа результатов измерений силы тяжести в Гималаях, которая оказалась существенно меньше, чем теоретически предполагалось. Эри предположил, что на глубине горному рельефу соответствует прогибание границы Мохоровичича. Эти «корни гор»,
обладающие отрицательной аномальной плотностью, приводят к тому, что суммарная аномальная масса в каждой вертикальной колонке пород земной коры равна нулю. Распределение масс, удовлетворяющее этому условию называют локальной изостазией. Были выдвинуты и другие гипотезы, отвечающие условию локальной изостазии. Согласно гипотезе Ф. Пратта локальная изостазия достигается за счёт вариаций плотности земной коры: она понижена под горными сооружениями и повышена под впадинами морей и океанов.
•По современным представлениям, наиболее правильна смешанная схема компенсации, в которой часть компенсационных масс создаётся за счёт вариаций глубины границы Мохоровичича, а часть – за счёт изменения плотности, как пород земной коры, так и литосферной мантии. Соответственно, следует говорить не об изостазии земной коры, но об изостазии литосферы.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Изостатические расчеты
•Схема Эри предусматривает, что слои литосферы имеют устойчивые значения плотности и изменяются по мощности в латеральном измерении. При этом подошва литосферы является примерно зеркальным отражением рельефа поверхности и под горными массивами образуются
«корни гор».
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Изостатические расчеты
Модель расслоенной литосферы блоков, используемая для изостатического расчета по схеме Эйри.
1-мощность слоя атмосферы, литосферы и астеносферы (подстрочный индекс- номер слоя литосферы или индекс атмосферного или астеносферной оболочек; надстрочный индекс –номер блока); 2- плотность слоя литосферы или астеносферы(подстрочный индекс- номер слоя
литосферы или индекс атмосферной оболочки; надстрочный индекс –номер блока; 3- вертикальная призма с площадью сечения равной единице.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
g S ( |
возд |
h1 |
1 |
h1 |
1 |
h1 |
1 |
h1 |
|
аст |
h ) |
блок 1 |
g S ( |
возд |
h2 |
2 |
h2 |
2 |
h2 ) |
блок 2 |
|
возд |
1 |
1 |
2 |
2 |
3 |
3 |
|
аст |
|
возд |
1 |
1 |
2 |
2 |
•Из закона изостазии следует, что существует некоторый уровень изостатической компенсации, выше которого средневзвешенные плотности разных блоков равны. Вырежем в пределах блоков вертикальные цилиндры, площади горизонтальных сечений которых будут равны единице. Приравняем веса этих цилиндров, включающих атмосферный, литосферный слои и часть астеносферы от ее кровли до уровня изостатической компенсации.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•С учетом малой плотности воздуха соответствующими членами равенства можно пренебречь. Кроме того, учтем, что площади рассматриваемых сечений (S) равны. Поле силы тяжести в пределах блоков можно
прировнять. После упрощений формула изостатического расчета примет вид:
11 h11 21 h21 31 h31 аст hаст 12 h12 22 h22
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Соотношение в различиях между |
Структура |
континентальной |
||
величиной |
надводных |
и |
и океанической коры (по Уеда, |
|
подводных частей двух айсбергов |
1980) |
|
||
(a:b);
Применительно к модели Эйри мы имеем схему айсберга, погруженная часть которого много больше надводной: под горными сооружениями будут наблюдаться погружение литосферы. В связи с тем, что наиболее плавучей частью литосферы является земная кора, компенсация будет осуществляться преимущественно за счет утолщения коры (Гималаи, Тибет при высоте гор до 9 км имеет «корни гор» до 70 км).
26
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•Схема Эйри применяется для изостатических расчетов, выполняемых в пределах континентальных частей литосферных плит .