Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




18.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » О давлениях и температурах в земной коре на уровнях раздела Мохо

О давлениях и температурах в земной коре на уровнях раздела Мохо

17.11.2017

Как известно, тепловой поток с поверхности континентов и океана в среднем равен 1,2*10в-6 кал/см2-сек с отклонениями до 50%. Локально в связи с тектоническими швами и в районах молодого вулканизма тепловой поток значительно возрастает. Однако для преобладающей части поверхности Земли тепловой поток одинаков, особенно для платформенных областей. В отношении распределения температуры с глубиной нет определенных данных. Е.А. Любимова в своей монографии приводит данные замеров температуры в буровых скважинах. Судя по большому количеству данных, для платформенных областей температурный градиент находится в пределах 11—12° С.

Берч обращает внимание на значение точки Кюри. Для магнетита она равна 573°, что является самым высоким значением для природных минералов. Если глубже некоторого уровня температура земных недр превышает точку Кюри для магнетита, то ниже этого уровня не может быть ферромагнитной поляризации.

При геофизических исследованиях на Кавказе Г.В. Краснопевцевой и Б.А. Матушкиным было выявлено, что региональные магнитные аномалии, распространяющиеся на сотни километров, обусловлены, по-видимому, существованием более или менее однородно намагниченных магматических образований, верхние кромки которых залегают на глубине 5—17 км, а нижние — на глубинах 50—60 км, т. е. близ поверхности Мохо. Попытка определить положение нижней кромки магнитовозмущающих масс может иметь значение для определения температуры в земной коре. Исходя из данных Г.В. Краснопевцевой и Б.А. Матушкина, с учетом данных Е.А. Любимовой, можно думать, что глубинам континентов близ поверхности Мохоровичича (~50 км) отвечает ? порядка 550°. В платформенных частях океанического дна ? для раздела Мохо (6 км от поверхности дна) вряд ли превышает 60—80° С.

По оценке Ловеринга, раздел Мохо под океанами характеризуется t=123° и P порядка 2200 бар. В пределах континентов, по данным этого же автора и для той же поверхности Мохо, t=480° и давление 10 000 бар.

При наших исследованиях на Кавказе систематически определялись плотность (объемный вес — что подчеркиваю, так как иногда под плотностью подразумевается удельный вес породы. — Г.А.) и пористость их.

Исследованиями охвачены изверженные кислые и основные, метаморфические и осадочные породы. В соответствии с их количественным значением в геологических разрезах Кавказа средняя плотность пород (за исключением покрова рыхлых отложений) равна 2,71+0,09 г/см3 и средняя пористость — 0,91 %. Для пород Украины, по отрывочным литературным данным, средняя плотность bcp равна 2,80 г/см3. Следовательно, давление нагрузки в земной коре, приближающееся к гидростатическому, достигает на уровнях границы Мохо — (52 км) — 13 — 14 кб, а t, как говорилось выше, ~550°. Для океанического раздела Мохо Р~2500 кг, Т~80°, т. е. параметры в основании двух «типов» коры резко различны.

Сделанный вывод об оценке P-T условий на уровне раздела Мохо для океанов и континентов приводит к важным выводам о возможных направлениях интерпретации геофизических данных, получаемых в результате ГСЗ на континентах и океанах, при условии учета накопленных данных о физических свойствах горных пород и минералов. Суммарный эффект подъема температуры и давлений с глубиной для раздела Мохо под океаном будет вести в основном к уплотнению пород, а следовательно, и повышению в них скоростей упругих волн. Что же касается раздела Мохо для континентов, то суммарный эффект поднятия температуры п давления будет различным для минералов различного состава и происхождения. В точке, отвечающей параметрам P-T Мохо, такие минералы гранитных пород, как полевые шпаты, имеют меньший объем, чем при P-T поверхности Земли, а минералы магнезиально-железистые, связанные с основной и ультраосновной магмами (оливин, гранат, пироксены), наоборот, несколько увеличиваются в объеме (табл. 3). Конечно, эти изменения объемов сказываются на значениях скоростей упругих волн. Данные о влиянии температуры и давления на объемы минералов взяты из справочника физических констант под ред. Кларка.
На фиг. 10 приведены графики суммарного изменения объемов породообразующих минералов для уровней раздела Мохо океанического и континентального. Учитывая данные но упругим свойствам монокристаллов при t=20° и высоких давлениях, можно предполагать на основании фиг. 10 еще большее сближение значений Vp кислых и основных кристаллических пород при P-T условиях границы Мохо под континентами.

Приведенные данные свидетельствуют о специфике напряженного состояния пород и P-T условий для коры так называемого океанического типа по сравнению с корой континентального типа, что приводит к специфике геофизического разреза в пределах дна океанов.

Повышение температуры и давления в континентальной коре приводит к уплотнению, ликвидации пористости у горных пород, что ведет к появлению раздела Мохо с повышенным градиентом изменения скоростей Vр.

Если количественно оценить состояние напряженности горных пород на уровне раздела Мохо под океаном, то оно, видимо, близко к таковому же для раздела Мохо континентов. Это обусловлено дополнительным давлением столба воды в 600 кг/см2, что сопровождается следующими явлениями: 1) осадочная толща на дне, пропитанная водой, образует своего рода прокладку между давящим усилием столба воды и коренными породами дна. Это создает эффект повышения Vр в нижележащих породах (до 15%), подобный тому, который известен при экспериментах с давлениями для горных пород, испытываемых в оболочке или без нее; 2) по-видимому, значительный эффект в части повышения значений Vp в породах океанической коры обусловлен полным водонасыщением горных пород дна океана, миллионы лет находящихся под давлением столба воды. Суммарный эффект этих факторов приводит к появлению раздела Мохо в верхней оболочке Земли на более высоком уровне под океаном, чем в пределах континентов.
Локальное, по в ряде случаев весьма принципиальное влияние на геофизические характеристики разрезов дна океана могут оказать фазовые превращения минералов в условиях повышения давления до 2,5 кб и температуры до 100° С, такого, например, минерала, как гипс (b=2,317 г/см3), переходящего в этих условиях в ангидрид c плотностью 2,963 г/см3. В особенности эти процессы надо иметь в виду при попытке объяснения «океанизации» «континентальной» коры в случае, например, Мексиканского залива и, может быть, Японского моря.