авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Батиметрический анализ океанов

-- [ Страница 5 ] --

Функция (5) называется распределением Релея [Хастингс, Пиккок, 1980], график которого и приведен на рис. 22 в качестве аппроксимирующей кривой для Мирового океана (в англоязычной литературе это распределение называют также “the inverse Gaussian distribution” [Folks, Chhikara, 1978; Moore, Clarke, 1981, 1983]). Максимальная глубина океана, соответствующая нулю z распределения Релея, равна 6100 м, средняя глубина по распределению Релея равна 4220 м, что дает среднюю высоту рельефа дна Мирового океана 1880 м. Расчет потенциальной энергии рельефа дна океанов U по распределению Релея по формулам (2) показывает [Казанский, 2005, 2006], что плотность энергии U/S и dU/dS оказывается постоянной для любой глубины, а близость (в относительном масштабе) батиметрических кривых всех океанов позволяет распространить это утверждение на отдельные океаны. Соотношение U/S = const (или dU/dS = const), таким образом, можно было взять за исходное (соответственно идее постоянства теплового потока) для вывода теоретического распределения высот рельефа дна океанов. А поскольку распределение Релея также может быть получено из одномерного уравнения теплопроводности для бесконечного полупространства [Джеффрис и Свирлс, 1969, Шайдеггер, 1987]:

, (6)

имеющего фундаментальное решение:

, (7)

можно твердо говорить о термической природе источника энергии эволюции океанов, а во всех эмпирических соотношениях вместо площадей можно рассматривать эту энергию.

Современное распределение площади океанической коры по возрасту, приводимое на рис. 23, можно аппроксимировать экспонентой с общим для всех океанов показателем . А это свидетельствует о том, что относительная скорость новообразования океанической коры одинакова во всех океанах, а абсолютная скорость (-dS/dt=S) оказывается пропорциональной площади океана также с общим коэффициентом пропорциональности, но не площади литосферных плит, не скорости их движения и не длине линий спрединга (осевых линий срединных хребтов), т.е. континенты, впаянные в отдельные литосферные плиты, оставались полностью инертными в процессе эволюции океанов. Океаны служили как бы «отдушинами», через которые происходил сброс избыточной тепловой энергии мантии, а континенты являются хорошими теплоизоляторами и не влияли на скорость расширения океанов, хотя прогрев континентальной коры снизу вызвал «первые обширные базальтовые излияния вдоль окраин материков около 200 млн. лет назад» [Диц, Холден, 1974, с.322], послужившие «непосредственной прелюдией к распаду Гондваны» [там же].

Но рис. 23 рассматриваются авторами [Верба, 1998; Никольский, 2002] с позиций гипотезы «умеренного» расширения Земли, в рамках которой все приведенные графики можно экстраполировать в будущее (по той же экспоненте). В рамках же представлений о постоянстве площади океанов и континентов экстраполяция в будущее возможна только для Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов, которые расширялись за счет сокращения площади Тихого океана (Панталассы), сократив её вдвое. Это отображено на рис. 25, иллюстрирующем 3-е защищаемое положение, где представлены перестроенные (модифицированные) графики бюджета литосферы для постоянной суммарной площади океанов и континентов, а в площади последних учтена площадь подводных окраин [Казанский, 2006].

Вместо кривых для отдельных океанов приводится кривая для суммарной площади расширяющихся Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов (АИС) и кривая современного распределения площади Тихого океана по возрасту коры (ТО), т.е. та же, что и на рис. 23, но с вычетом площади неокеанической коры. Пунктирной кривой, которая зеркальна кривой АИС, показано изменение площади Тихого океана во времени, а экспоненциальными кривыми ТО-100 и ТО-50 показаны гипотетические распределения площади коры Тихого океана по возрасту 100 и 50 млн. лет назад в предположении, что в прошлом экспоненциальный закон прироста площади сохранялся и в Тихом океане, который даже сторонник гипотезы расширения Земли считает единственным «плейттектоническим тектонотипом» [Никольский, 2002, с. 109].

Как видно из сопоставления кривых ТО, ТО-50 и ТО-100, говорить о равенстве относительных скоростей и в прошлом уже нельзя, поскольку скорость генерации новой коры и скорость перераспределения ее по возрасту на площади Тихого океана до недавнего времени в несколько раз превышала

 Модифицированные графики бюджета литосферы. скорость сокращения его площади-38

Рис. 25. Модифицированные графики бюджета литосферы.

скорость сокращения его площади (и скорость спрединга в других океанах). То же относится, очевидно, и к тепловым потокам. Так, например, площадь океанической коры в Тихом океане древнее 100 млн. лет сократилась за период 50-100 млн. лет в 2.5 раза и еще более чем вдвое за следующие 50 млн. лет при более скромном сокращении полной площади океана, что невозможно без привлечения дополнительного механизма регулирования этих процессов. В качестве такого механизма в плитовой тектонике привлекается механизм субдукции со всеми сопутствующими ей противоречиями и дискуссионностью. В числе таковых следует отметить, что сохранность в западной части Тихого океана обширного мезозойского ядра должна либо отвергать возможность существенной субдукции в западном (северо-западном) направлении, либо там происходила субдукция коры древнее сохранившейся (по странному стечению обстоятельств оказавшейся в наши дни одновозрастной с древнейшей корой Атлантического и Индийского океанов), либо там, как и в противоположном направлении, происходила субдукция более молодой коры, а мезозойская кора Тихого океана изначально являлась ядром, образовавшимся в его центральной части, для объяснения чего потребуется пересмотр уже и механизмов спрединга. Всего же, для соблюдения баланса, через субдукцию за 170-200 млн. лет необходимо пропустить площадь во много раз больше современной площади Тихого океана (!). Но из реконструкций плитовой тектоники такого результата получить нельзя.

Другими словами, с позиций плитовой тектоники экстраполяция зависимости S(t) для Тихого океана в прошлое (как и в будущее) вызывает проблемы, чем, видимо, и объясняется непопулярность подобных графиков в плитовой тектонике. Субдукция была бы весьма убедительной, если бы современное распределение коры Тихого океана по возрасту существенно отличалось от распределений в других океанах, но этого-то и нет.

Но есть и альтернативный механизм, учитывающий специфические отличия геодинамики Тихого океана от геодинамики остальных океанов, проявляющиеся и на рис. 25: Тихий океан не только предоставляет свою территорию для возможности расширения других океанов, но сам, обладая более высоким тепловым потоком (потенциалом), является и термическим источником энергии для их эволюции, получившим свою энергию от «повторного нагрева верхней мантии в фанерозое» [Yano et al., 2001], хотя «остаются нерешенными вопросы... процесса и причины неоднородного вторичного нагрева верхней мантии в фанерозое» [там же, стр. 164], а констатируется лишь сам факт этого нагрева (рис. 26), произошедшего на фоне длительного периода прогрессивного остывания недр Земли (как и других планет земной группы [Барсуков, 1985; Шмакин, 1991]), приведшего к глобальному покровному оледенению в период 900-650 млн. лет назад [Ушаков, Ясаманов, 1984; Казанский, 2002а, б; Чумаков, 2001, 2005], следы которого известны на всех континентах. Этому же периоду соответствует минимум (менее 10% современной или рифейской) интенсивности магнитного поля Земли [Hale, 1987] и виртуального дипольного момента [Merrill, 1987], что можно трактовать с термических (тектонофизических) позиций как свидетельство остывания и нижней мантии, поскольку магнитное поле Земли связывают с жидким проводящим слоем на границе нижней мантии и ядра, для существования которого нужны высокие температуры [Стейси, 1972].

Механизм же «повторного разогрева» практически целого полушария объясняет, помимо альтернативной интерпретации геодинамики и структур Тихого океана [Yano et al., 2001], и специфику климата Земли в период «океанизации», самый длительный период, когда на Земле не было оледенений [Чумаков, 2001, 2005], когда до конца третичного периода «почти вплоть до параллели 80° развивалась древесная флора» [Фурмарье, 1971, с. 126], а температура придонных вод существенно превышала современную [Богданов и др., 1978]. Этот же механизм (разогрев) стимулировал и эволюцию биосферы Земли в фанерозое.

 Схематический график термической истории Земли по [Yano et al., 2001]. Заливкой-39

Рис. 26. Схематический график термической истории Земли по [Yano et al., 2001].

Заливкой выделен интервал глобального покровного оледенения континентов 950-600 млн. лет назад.

При таком механизме, признавая «геотермический поток первопричиной всей геодинамики» [Голицын, 2003, с. 7] мезозоя и кайнозоя, «новообразование» океанической коры в Тихом океане можно рассматривать просто как процесс постепенного остывания литосферы Тихого океана, нагретой выше точки Кюри.

Палеомагнитный возраст базальтов как раз и указывает на время достижения температурой поверхности точки Кюри для базальтов, а изохроны палеомагнитного возраста можно рассматривать как изотермы точки Кюри на данный момент. В таком случае, кривая ТО на рис. 25 уже может рассматриваться как близкая к реальному распределению площади «остывшей» коры Тихого океана для всего интервала в 170 млн. лет, когда остывание распространялось концентрически от древнего ядра (поднятия Дарвина) в западной части океана, а сокращение площади (более скромная субдукция) происходило в основном за счет надвига («наезда», по [Трубицын, 2006]) континентов на «перегретые» участки ложа восточной части Тихого океана (гипотетические кривые ТО-50 и ТО-100 при этом можно удалить, а вместо них нарисовать изотермы). Никакого спрединга в Тихом океане, как и субдукции, в этом случае вообще не нужно, хотя они и не исключаются в ограниченных масштабах.

В любом случае механизм образования новой коры Тихого океана оказывается отличным от механизма спрединга (или расширения) в Индо-Атлантическом сегменте (по [Моссаковский и др, 2001]), а современное равенство теплового потока в океанах при равенстве площади Тихого океана суммарной площади остальных океанов говорит о достижении теплового равновесия, что и является конечной (финальной) стадией любого термического процесса, в данном случае – эволюции океанов. Экстраполяция же всех графиков распределений на рис. 25 в будущее должна представлять собой при этом просто горизонтальную прямую линию вправо от современной точки пересечения графиков.

Как бы то ни было, полученный результат позволяет обобщить на всю земную кору выводы Г.Штилле, изучавшего в первой половине прошлого века тектонику континентов, о том, что «современную тектонику мы должны рассматривать как последнюю и даже окончательную главу истории непрерывного, последовательного развития.... Современое состояние земной коры представляет полную или почти полную консолидацию» и «сжатие альпийского типа более невозможно в условиях такой консолидации» [Штилле, 1957, с. 205]. Нам же остается добавить, что масштабный спрединг в океанах более невозможен при достигнутом тепловом балансе, когда снова стали возможными оледенения, а интенсивность магнитного поля начала снижаться.

Этот вывод (последнее, 4-е защищаемое положение) и следует считать главным результатом батиметрического анализа океанов, избавляющим от неопределенности в представлениях о дальнейшей эволюции Земли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе продемонстрированы современные возможности статистического анализа рельефа на основе цифровых данных с помощью персонального компьютера и стандартного программного обеспечения, которые впредь могут быть широко использованы и в практике региональных и локальных геоморфологических исследований.

Проделанный нестандартный анализ симметрии и батиметрии океанов позволил существенно уточнить представления о глобальном рельефе вообще и рельефе дна океанов в особенности, показав недостаточное (или ошибочное) понимание физической сущности даже давно известных закономерностей в распределении глубин океанов.

Вопреки бытующим представлениям о симметрии в глобальном рельефе (или ее отсутствии) относительно современной оси вращения, показано, что симметрия и антисимметрия глобального рельефа (и у океанов) связана с другой системой координат, повернутой по отношению к современной, наследующей элементы симметрии и антисимметрии с момента зарождения современных океанов (начала распада суперконтинента Пангея).

Получение (теоретически, а также и из эмпирических данных) аналитического выражения общей для всех океанов батиметрической функции впервые дало прямой выход на физическую (энергетическую) интерпретацию графиков распределения площади океанов в зависимости от возраста базальтов ложа, в результате чего сделан вывод о неприменимости механизма классического спрединга к эволюции Тихого океана, который обладал повышенным тепловым потоком и служил источником (донором) энергии и площади для расширения других океанов. Поэтому современное глобальное равенство теплового потока в океанах при равенстве площади (и энергии) Тихого океана суммарной площади (и энергии) остальных океанов делает невозможным их дальнейшее масштабное расширение, что снимает неопределенность в вопросе о будущей эволюции океанов, проявляющуюся в современных мобилистских моделях. Этот результат позволяет распространить на всю эволюцию Земли вывод, сделанный ранее Г. Штилле по результатам изучения тектоники континентов, о том, что современную тектонику Земли следует «рассматривать как последнюю и даже окончательную главу истории непрерывного, последовательного развития».

Полученные результаты не должны быть проигнорированы при разработке единой и непротиворечивой теории глобальной эволюции Земли, а должны получить адекватную трактовку и место в рамках такой теории.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

  1. Симметрия рельефа. Упорядоченность в рельефе и морфогенезе. М.: Наука. 1992 (соавтор). 252 с.
  2. Геоморфология зон перехода от континентов к океанам. М.: Наука. 1992 (соавтор). 240 с.
  3. Палеореконструкции в моделировании эволюции Земли. Владивосток: Дальнаука. 2002. 108 с.

Статьи в реферируемых (по перечню ВАК) журналах

  1. Об аналитическом выражении гипсометрических функций континентов // Изв. АН СССР, сер. геогр. 1971. С. 18-21.
  2. Анализ распределения высот рельефа дна некоторых морей и котловин переходной зоны Тихого океана // Океанология. 1972. Т. XII. Вып. 3. С. 445-448.
  3. Батиметрическая функция Атлантического и Тихого океанов // Океанология. 1974. Т.XIV. Вып.3. С.489-492.
  4. Структурно-цифровая модель рельефа для банков геоморфологической информации // Геоморфология. 1988. № 2. С. 47-52.
  5. Ревизия данных по гипсометрии континентов // Геоморфология. 1988. №3. С.13-18.
  6. Количественная характеристика формы географических объектов // Изв. АН СССР, сер. геогр. 1989. №6. С. 114-119.
  7. Роль уравнения диффузии в математической геоморфологии // Геоморфология. 1990. № 2. С. 20-26.
  8. Об энергетическом подходе к анализу рельефа // Геоморфология. 1992. №2. С. 26-27.
  9. Упорядоченность рельефа Тихоокеанской окраины Азии // Тихоокеанская геология. 1997. Т.16. №3. С. 29-33.
  10. Роль принципов симметрии в геоморфологии // Геоморфология. 1998. №2. С. 23-28.
  11. Региональный уровень упорядоченности рельефа // Геоморфология. 1998. №4. С. 22-27.
  12. Гипсометрический анализ континентов по цифровым данным // Геоморфология. 2005. №1. С.60-67.
  13. Гипсометрия крупнейших океанических островов // Геоморфология. 2005. №3. С. 66-71.
  14. Прямой расчет потенциальной энергии рельефа поверхности Земли по цифровым данным // Физика Земли. 2005. №12. С. 72-75.
  15. Энергетический анализ глобального рельефа // Геотектоника. 2006. №2. С. 83-93.
  16. Статистическое описание глобального рельефа по цифровым данным ЕТОРО 2 // Геоморфология. 2006. №2. С.73-82.
  17. Батиметрический анализ Тихого океана по цифровым данным ЕТОРО 2 // Тихоокеанская геология. 2006. Т. 25. №5. 115-123.
  18. Батиметрия морей Западно-Тихоокеанской переходной зоны по цифровым данным ЕТОРО 2 // Тихоокеанская геология2007 (в печати).



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.