Aсимметрия Тихого океана

C В.С. Шкодзинский. (Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН,
e-mail: shkodzinskiy@diamond.ysn.ru, Якутск). Влияние силы Кореолиса на мантийную конвекцию –причина асимметрии Тихого океана. Геология морей и океанов: Материалы XVII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. IV. 2007, cc.274-276 http://window.edu.ru/resource/501/70501/files/marinegeo_tom_4.pdf
http://www.ocean.ru/component/option,com_docman/task,doc_view/gid,64

Возникновение силы Кореолиса обусловлено вращением Земли вокруг своей оси. На глубине 2900 км эта скорость снижается до V2 = 252,5 м/сек. Всплывающее вещество под влиянием силы инерции должно стремиться сохранять свою пониженную линейную скорость вращения и поэтому будет отклоняться к западу, опускающееся вещество под влиянием изначально высокой скорости должно отклоняться к востоку.

Pасчеты показывают, что кинетическая энергия, выделяющаяся за счет силы Кореолиса несколько выше таковой, выделяющейся при всплывании плюмов.Следовательно, всплывание мантийных плюмов и погружение более холодного вещества в низких широтах, где величина силы Кореолиса является максимальной, должны происходить не вертикально, как обычно принимается, а в виде сильно наклонных потоков. Анализ данных [4] сейсмической томографии согласуется с этим выводом. На околоэкваториальных сечениях земного шара области, отражающие подъем в мантии разогретого вещества, протягиваются от границы с ядром к земной поверхности в виде широких полос, сильно наклоненных на запад в полном соответствии с направлением воздействия силы Кореолиса. Углы наклоны этих потоков к земной поверхности варьируют от примерно 45о до 30о.

На высоких широтах на поднимающееся и опускающееся вещество почти не воздействует сила Кореолиса, поэтому под северным полюсом наблюдается субвертикальный подъем разогретого вещества.

Существование в мантии закономерных отклонений потоков вещества от вертикальных объясняет ряд явлений. B длительно существующем Тихом океане, окаймленном зонами субдукции,вследствие отклонения поднимающегося разогретого вещества к западу движение океанической литосферы от срединно-океанического хребта в этом направлении должно происходить интенсивнее, чем в восточном. 3десь скорости западного и северо-западного раздвижения плит составляют 158, 146 и 106 мм/год, а восточного и юго-восточного 66, 86 и 47 мм/год [2], то есть скорость западного раздвижения в 2 раза выше, чем восточного. Такие скорости соответствуют в 2 раза большей площади западной от хребта акватории океана по сравнению с восточной и с положением Тихоокеанского срединно-океанического хребта в восточной части океана. Занимающие большую часть Тихого океана западные плиты (Тихоокеанская и Филиппинская) движутся в 2 раза быстрее к северо-западу, чем перемещаются восточные плиты (Кокос и Наска) в восточном и северо-восточном направлениях.

Анализ опубликованных данных [3] свидетельствует, что скорости погружения субдукционных плит в западном направлении в Тихом океане в 2 раза выше, чем в восточном. При этом с увеличением географической широты зон субдукции скорость погружения плит уменьшается в связи с уменьшением в этом направлении линейной скорости вращения. Последнее явление указывает на то, что причиной высокой скорости погружения океанических плит в западном направлении является не только их высокая плотность, связанная с древностью и низкой температурой (как обычно предполагается), но и влияние силы Кореолиса, приводящее к повышенной скорости течения разогретой астеносферы в западном направлении.

Более крутое погружение субдукционных плит в западной части Тихого океана по сравнению с восточной может быть также частично связано c отклонением к востоку опускающегося вещества под влиянием силы Кореолиса. Это подтверждается меньшими углами наклона погружающихся плит в западных субдукционных зонах высоких широт. Крутое интенсивное погружение океанических плит сопровождается выжиманием и подъемом перед их фронтом горячего астеносферного вещества.

Более интенсивные западные движения плит Тихого океана должны приводить к более интенсивному динамическому воздействию их на Азиатский континент по сравнению с Североамериканским и Южноамериканским. Это согласуется с тем, что полоса интенсивного развития связанного с Тихим океаном мезозойского магматизма и оруденения на Азиатском континенте в 1,5–2 раза шире, чем на Северной и Южной Америке. Рассмотренные явления, обусловленные проявлением силы Кореолиса, объясняют асимметрию строения Тихого океана. В молодых океанах, не имеющих зон субдукции, океаническая литосфера спаяна с континентальной и образует с ней единые плиты. Скорости и направления движения таких плит зависят от процессов конвекции, поэтому в молодых океанах асимметрия строения не проявлена.

Отклонение поднимающегося разогретого мантийного вещества к западу под влиянием силы Кореолиса совместно с воздействием лунных приливов является причиной существования медленного (0,11 град/млн лет [5]) западного дрейфа литосферы и постепенного замедления вращения Земли. На ранней стадии эволюции вследствие высокой скорости вращения этот дрейф был более интенсивным и объясняет контроль кимберлитов и карбонатитов преимущественно субмеридиональными тектоническими нарушениями. Отклонение опускающихся потоков во внешнем ядре к востоку являются причиной несколько более быстрого (на 1,1 град/год [6]) вращения внутреннего ядра.

1. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд. СО РАН “ГЕО”, 2001. 408 с.
2. Хаин В.Е., Короновский Н.В. Планета Земля от ядра до ионосферы. М.:КДУ, 2007. 244 с.
3. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.:КДУ, 2005. 560 с.
4. Su W., Woodward R.L., Dzewonski A.M. Degree 12 model of shear velocity heterogeneity in the mantle // Journ. Geophys. Res. 1994. V. 99. N B4. P. 6945–6980.
5. Uyeda S., Kanamori H. Back-are opening and the model of subduction //Journ. Geophys. Res. 1979. V. 84. N B3. P. 1049–1061.
6. Yong X., Richards P.S. Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core // Nature. 1996. V. 382. N 6588. P. 221–224.