ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ АМОРФИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ЛИТОСФЕРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ, ВЫЗВАННЫЕ ВОДОРОДНОЙ ДЕГАЗАЦИЕЙ
Аннотация
Особенности формировании границ и структуры геологической среды не учитываются в полной мере. Не рассматривается природа периодических изменений различных параметров среды от поверхности до глубин верхней мантии. Удивительны свойства граничных межблоковых (межплитовых) структур, обеспечивающие устойчивое и весьма контрастное движение блоков относительно друг друга. Какими процессами обеспечиваются эти свойства? Отсюда также следует вопрос, почему ускользают от нашего внимания какие-либо возмущения геофизических полей, которые можно было бы трактовать как предвестники крупномасштабных разрывов. Дегазация, прежде всего водородная, P–T параметры на любой глубине и давление вышележащих слоев будут определять кристаллическую структуру среды, включая межблоковые прослойки. Совокупность этих воздействий создает принципиально новые условия, следствием которых будет формирование аморфизированных (неупорядоченных) и упорядоченных структур. Такая двухфазная система с различным соотношением упорядоченной (кристаллической) и неупорядоченной (аморфизированной) фаз может быть ответственной за своеобразное и уникальное формирование пространственных геологических структур, включая границы Мохо, блоки и зоны «субдукции», и вариации их параметров. Устойчивая аморфизированная структура граничных прослоек обеспечивает скольжение блоков относительно друг друга, что не позволяет пока контролировать переход движений к быстрой подвижке, за которой следуют сильнейшие землетрясения. В работе рассмотрена природа процессов формирования аморфизированных структур в геологической среде и геологические следствия этих процессов.
Ключевые слова
литосфера,
верхняя мантия,
структура среды,
водородная дегазация,
аморфизация структуры,
граница Мохо,
зона субдукции
Об авторе
Иосиф Липович Гуфельд
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Россия
Россия
докт. физ.мат. наук., г.н.с.,
123995, Москва, ул. Большая Грузинская, 10
Список литературы
1. Adushkin V.V., An V.A., Kaazik P.B., Ovchinnikov V.M., 2001. Dynamic processes within the Earth’s internal geospheres: Evidence from the seismic wave travel time data. Doklady Earth Sciences 381 (9), 1119–1121.
2. An V.A., Lyuke E.I. 1992. Cyclic changes of parameters of seismic waves P in the Nevada-Borovoe route. Fizika Zemli 4, 20–31 (in Russian) [Ан В.А., Люкэ Е.И. Циклические изменения параметров сейсмической волны Р на трассе Невада-Боровое // Физика Земли. 1992. № 4. С. 20–31].
3. Azbel I.Ya., Tolstikhin I.N., 1988. Radiogenic isotopes and the evolution of the Earth's mantle, crust and atmosphere. Apatity: Nauka, 140 p. (in Russian) [Азбель И.Я., Толстихин И.Н. Радиогенные изотопы и эволюция мантии Земли, коры и атмосферы. Апатиты: Наука, 1988. 140 с.].
4. Balakina L.M., 2002. Subduction and earthquake focal mechanisms. In: Controversial aspects of plate tectonics and possible alternatives. UIPE RAS, Moscow, p. 120–141 (in Russian) [Балакина Л.М. Субдукция и механизмы очагов землетрясений // Спорные аспекты тектоники плит и возможные альтернативы. М.: ОИФЗ РАН, 2002. С. 120–141].
5. Balakina L.M., Kislovskaya V.V., 1975. Specific features of focal mechanisms of some deep earthquakes in the Okhotsk Sea. Fizika Zemli 8, 17–28 (in Russian) [Балакина Л.М., Кисловская В.В. Особенности механизма очага некоторых глубоких землетрясений в Охотском море // Физика Земли. 1975. № 8. С. 17–28].
6. Boldyrev S.A., 2002. The effect of the lithospheric structure and properties on the seismic field of the Kamchatka region. Izvestiya, Physics of the Earth 38 (6), 447–468.
7. Filatov S.K., 1987. Temperature equivalents for deformation of crystals, rocks and the Earth’s shells. Doklady AN SSSR 296 (4), 955–959 (in Russian) [Филатов С.К. Эквиваленты по температуре для деформаций кристаллов, горных пород и земных оболочек // Доклады АН СССР. 1987. Т. 296. № 4. С. 955–959].
8. Gamburtseva N.G., Lyuke E.I., Oreshin S.I., Pasechnik I.P., Rubinstein Kh.D., 1982. Periodic variations of dynamic parameters of seismic waves in the lithosphere tested by powerful explosions. Doklady AN SSSR 266 (6), 1349–1353 (in Russian) [Гамбурцева Н.Г., Люкэ Е.И., Орешин С.И., Пасечник И.П., Рубинштейн Х.Д. Периодические вариации динамических параметров сейсмических волн при просвечивании литосферы мощными взрывами // Доклады АН СССР. 1982. Т. 266. № 6. С. 1349–1353].
9. Gilat A., Vol A., 2005. Primordial hydrogen-helium degassing, an overlooked major source for internal terrestrial processes. HAIT Journal of Science and Engineering B 2 (1–2), 125–167.
10. Gilat A., Vol A., 2012. Degassing of primordial hydrogen and helium as the major energy source for internal terrestrial processes. Geoscience Frontiers (in press). http://dx.doi.org/10.1016/j.gsf.2012.03.009.
11. Grigorian A.G., 2007. Local geomagnetic field variations of external origin: A case study of Armenia. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 43 (6), 524–552. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351307060109.
12. Gufeld I.L., 2007. Seismic process. In: Physical and Chemical Aspects. CNIIMASH, Korolev, 160 p. (in Russian) [Гуфельд И.Л. Cейсмический процесс // Физико-химические аспекты. Королев: ЦНИИМАШ, 2007. C. 160].
13. Gufeld I.L., Gusev G.A., Matveeva M.I., 1998. Metastability of the lithosphere as a manifestation of upward diffusion of light gases. Doklady Earth Sciences 363 (8), 1111–1114.
14. Gufeld I.L., Gusev G.A., Matveeva M.I., Lyutikov R.A., 1997. A radiation model of seismic process. Journal of Earthquake Prediction Research 6 (3), 333–356.
15. Gufeld I.L., Matveeva M.I., 2011. Barrier effect of degassing and destruction of the Earth’s crust. Doklady Earth Sciences 438 (1), 677–680. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X11050199.
16. Gufeld I.L., Matveeva M.I., Lyutikov R.A., Savin V.I., 1993. Radiogenic gases in the dynamics of the lithosphere. Doklady AN 328 (1), 39–42 (in Russian) [Гуфельд И.Л., Матвеева М.И., Лютиков Р.А., Савин В.И. Газы радиогенной природы в динамике литосферы // Доклады АН. 1993. Т. 328. № 1. С. 39–42].
17. Gufeld I.L., Matveeva M.I., Novoselov O.N., 2011. Why we cannot predict strong earthquakes in the Earth’s crust. Geodynamics & Tectonophysics 2 (4), 378–415. http://dx.doi.org/10.5800/GT2011240051.
18. Gusev G.A., Gufeld I.L., 2006. The seismic process in a geologic medium of extreme energy saturation and earthquake prediction. Journal of Volcanology and Seismology 6, 71–78 (in Russian) [Гусев Г.А., Гуфельд И.Л. Сейсмический процесс в предельно энергонасыщенной геологической среде и прогноз землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2006. № 6. 71–78].
19. Indeitsev D.A., Osipov E.V., 2011. A statistical model of formation of the hydride phase in hydrogenated metals under loading. Doklady AN 440 (4), 472–475 (in Russian) [Индейцев Д.А., Осипова Е.В. Статистическая модель образования гидридной фазы в наводороженных металлах под действием нагрузки // Доклады АН. 2011. Т. 440. № 4. С. 472–475].
20. Khachaturyan A.G., 1974. The theory of phase transitions and the structure of solid solutions. Nauka, Moscow, 384 p. (in Russian) [Хачатурян А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов. М.: Наука, 1974. 384 с.].
21. Klark S.P., 1969. Guidebook of Physical Constants of Rocks. Mir, Moscow, 543 p. (in Russian) [Кларк С.П. Справочник физических констант горных пород. М.: Мир, 1969. 543 с.].
22. Kopnichev Yu.F., Sokolova I.N., 1997. On geodynamic processes associated with tandems of large earthquakes in Central and Southern Asia. In: Earthquake Prediction and Deep Geodynamics. Almaty, p. 83–91 (in Russian) [Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. О геодинамических процессах, связанных с парами сильных землетрясений в Центральной и Южной Азии // Прогноз землетрясений и глубинная геодинамика. Алматы, 1997. С. 83–91].
23. Kopnichev Yu.F., Sokolova I.N., 2003. Spatiotemporal variations of the Swave attenuation field in the source zones of large earthquakes in the Tien Shan. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 39 (7), 568–579.
24. Kopnichev Yu.F., Sokolova I.N., 2011. Annular seismicity structures and the March 11, 2011, Earthquake (Mw=9.0) in Northeast Japan. Doklady Earth Sciences 440 (1), 1324–1328. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X11090194.
25. Kozlovsky E.A., 1984. The Kola Superdeep. Nedra, Moscow, 490 p. (in Russian) [Козловский Е.А. Кольская сверхглубокая. М.: Недра, 1984. 490 с.].
26. Kukushkin S.A., 2003. Initial stages of brittle destruction of solids. Uspekhi mekhaniki 2 (2), 21–44 (in Russian) [Кукушкин С.А. Начальные стадии хрупкого разрушения твердых тел // Успехи механики. 2003. Т. 2. № 2. С. 21–44].
27. Larin V.N., 1980. The hypothesis of the initially hydride Earth. Nedra, Moscow, 216 p. (in Russian) [Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. М.: Недра, 1980. 216 с.].
28. Letnikov F.A., 2001. Superdeep fluid systems of the Earth and ore genesis problems. Geology of ore deposits 43 (4), 291–307 (in Russian) [Летников Ф.А. Сверхглубинные флюидные системы Земли и проблемы рудогенеза // Геология рудных месторождений. 2001. Т. 43. № 4. С. 291–307].
29. Marakushev A.A., 1992. The Origin of the Earth and the Nature of its Endogenic Activity. Nauka, Moscow, 208 p. (in Russian) [Маракушев А.А. Происхождение Земли и природа ее эндогенной активности. М.: Наука, 1992. 208 с.].
30. Morozova I.M., Ashkenazi G.Sh., 1971. Migration of Rare Gas Atoms in Minerals. Nauka, Leningrad, 121 p. (in Russian) [Морозова И.М., Ашкенази Г.Ш. Миграция атомов редких газов в минералах. Л.: Наука, 1971. 121 с.].
31. Nikolaevsky V.N., 1980. Dilatancy and the earthquake focus theory. Uspekhi mekhaniki 3 (1), 70–101 (in Russian) [Николаевский В.Н. Дилатансия и теория очага.землетрясения // Успехи механики. 1980. Т. 3. № 1. С. 70–101].
32. Nikolaevsky V.N., 1982. The Earth’s crust, dilatancy and earthquakes. In: Mechanics of the Earthquake Foci. Mir, Moscow, p. 133–215 (in Russian) [Николаевский В.Н. Земная кора, дилатансия и землетрясения // Механика очага землетрясения. М.: Мир, 1982. С. 133–215].
33. Orlyonok V.V., 1985. The Physics and Dynamics of External Geospheres. Nedra, Moscow, 185 p. (in Russian) [Орленок В.В. Физика и динамика внешних геосфер. М.: Недра, 1985. 185 с.].
34. Osika D.G., 1981. The Fluid Regime of Seismically Active Regions. Nauka, Moscow, 203 p. (in Russian) [Осика Д.Г. Флюидный режим сейсмически активных областей. М.: Наука, 1981. 203 с.].
35. Pavlenkova N.I., 2001. The structure of the Earth’s crust and the upper mantle and the deep material displacement mechanism. Vestnik OGGGGN RAN 4 (19), 18 (in Russian) [Павленкова Н.И. Структура земной коры и верхней мантии и механизм движения глубинного вещества // Вестник ОГГГГН РАН. 2001. № 4 (19). 18 с.].
36. Polikarpova L.A., Belavina Yu.F., Malinovsky A.A., Polikarpov A.M., 1995. Time regularities of distribution of deep earthquakes in the world in the period from 1963 to 1979. Physics of the Earth, 2, 28–39 (in Russian) [Поликарпова Л.А., Белавина Ю.Ф., Малиновский А.А., Поликарпов А.М. Временные закономерности распределения глубинных землетрясений земного шара за период 1963–1979 гг. // Физика Земли. 1995. № 2. С. 28–39].
37. Pushcharovskii Yu.M., 2005. The Structure, Energy, and Tectonics of the Earth’s Mantle. Herald of the Russian Academy of Sciences 75 (6), 579–586.
38. Puzyrev N.N., 1997. Methods and Objects of Seismic Studies. Publishing House of SB RAS, Novosibirsk, 302 p. (in Russian) [Пузырев Н.Н. Методы и объекты сейсмических исследований. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. 302 с.].
39. Shevchenko V.I., Aref’ev S.S., Lukk A.A., 2011. Subvertical clusters of earthquake hypocenters unrelated to the tectonic structure of the Earth’s crust. Izvestiya, Physics of the Earth 47 (4), 276–298. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351311030050.
40. Slavina L.B., Pivovarova N.B., 2009. The Dynamics of the Field of Seismic Waves in Periods of Seismic and Volcanic Activity in Kamchatka. IPE RAS, Moscow, 80 p. (in Russian) [Славина Л.Б., Пивоварова Н.Б. Динамика поля скоростей сейсмических волн в периоды сейсмической и вулканической активизации на Камчатке. М.: ИФЗ РАН, 2009. 80 с.].
41. Stacey F., 1972. Physics of the Earth. Mir, Moscow, 342 p. (in Russian) [Стейси Ф. Физика Земли. М.: Мир, 1972. 342 c.].
42. Sudzuki K., Fujimori H., Hakimoto K., 1987. Amorphous Metals. Metallurgy, Moscow, 328 p. (in Russian) [Судзуки К., Фудзимори Х., Хакимото К. Аморфные металлы. М.: Металлургия, 1987. 328 с.].
43. Tarakanov R.Z., 1987. On the possible role of seismic focal zones in the formation and development of island arc structures. In: The Structure of Seismic Focal Zones. Nauka, Moscow, p. 11–28 (in Russian) [Тараканов Р.З. О возможной роли сейсмофокальных зон в формировании и развиии структур островной дуги // Строение сейсмофокальных зон. М.: Наука, 1987. С. 11–28].
44. Tikhonov I.N., Lomtev V.L. 2011. The Great Japan of March 11, 2011: tectonic and seismological aspects. Geofizicheskiye protsessy i biosfera 10 (2), 49–66 (in Russian) [Тихонов И.Н., Ломтев В.Л. Великое Японское землетрясение 11 марта 2011 г.: тектонические и сейсмологические аспекты // Геофизические процессы и биосфера. 2011. Т. 10. № 2. С. 49–66.]
45. Vadkovsky V.N., 2012. Subvertical clusters of earthquake hypocenters – ‘seismic nails’. Vestnik ONZ RAN 4, NZ1001 (in Russian) [Вадковский В.Н. Субвертикальные скопления гипоцентров землетрясений – «сейсмические гвозди» // Вестник ОНЗ РАН. 2012. Т. 4. NZ1001]. http://dx.doi.org/10.2205/2012NZ000110.
46. Voitov G.I., 1986. The chemistry and scales of the recent natural gas flow in various geostructural zones of the Earth. Zhurnal Vsesoyuznogo khimicheskogo obshchestva im. D.I. Mendeleyeva 31 (5), 533–540 (in Russian) [Войтов Г.И. Химизм и масштабы современного потока природных газов в различных геоструктурных зонах Земли // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1986. Т. 31. № 5. С. 533–540].
При поддержке: М.И. Матвеева, А.М. Кузин, А.В. Николаев, С.И. Шерман
Для цитирования:
Гуфельд И.Л. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ АМОРФИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ЛИТОСФЕРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ, ВЫЗВАННЫЕ ВОДОРОДНОЙ ДЕГАЗАЦИЕЙ. Геодинамика и тектонофизика. 2012;3(4):417-435. https://doi.org/10.5800/GT-2012-3-4-0083
For citation:
Gufeld I.L. GEOLOGICAL CONSEQUENCES OF AMORPHIZATION OF THE LITHOSPHERE AND UPPER MANTLE STRUCTURES CAUSED BY HYDROGEN DEGASSING. Geodynamics & Tectonophysics. 2012;3(4):417-435. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2012-3-4-0083
Просмотров: 952
Послать статью по эл. почте 