Модель самосогласованной динамической теории тектоники плит

C В.П. Трубицын, Е.В. Харыбин (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва,e-mail:trub@ifz.ru) Самосогласованные динамические модели тектоники литосферных плит. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Москва,N5, cc. 258-261 , 16–20 ноября 2009 г.http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_5.pdf

Построены модели мантийной конвекции с вязкостью, зависящей от напряжений, описывающей резкое увеличение скорости ползучести в области больших сдвиговых напряжений. В модели мантии с вязкостью литосферы, на три с половиной порядка большей средней вязкости, устанавливается конвекция под жесткой оболочкой. Затем включается вязкость, которая сильно нелинейно зависит от сдвигового напряжения. Дальнейший расчет эволюции конвекции показывает, как жесткая литосфера разбивается на отдельные плиты, вещество которых принимает участие в конвективном кругообороте мантии, являясь в данный момент верхним горизонтальном участком конвективной ячейки. Решение уравнений конвекции показывает, как меняются размеры и расположение плит на поверхности в процессе эволюции. Модель демонстрирует возможность построения самосогласованной динамической теории тектоники литосферных плит, в которой плиты не задаются априори, а их возникновение и эволюция описывается уравнениями конвекции.

Природа литосферных плит связана с конвекцией в мантии. Прямые измерения вещества при высоких давлениях и при очень медленных скоростях деформаций не только подтверждают возможность больших
деформаций плит, но и дают количественную зависимость эффективной вязкости от сдвигового напряжения. Оказывается каменная плита при сгибании раскалывается, если изгиб происходит быстро. Если же изгибающее напряжение нарастает очень медленно, то к месту изгиба диффундировать дислокации, и вещество размягчается, т.е. понижается его эффективная вязкость. Океанические плиты движутся к зонам субдукции со скоростями не больше 10см/год, т.е. медленнее, чем перераспределяются дислокаций, поэтому литосферные плиты изгибаются без разрыва.