5. Явление изостазии

Изостатическая компенсация рельефа.

Над возвышенными участками рельефа оказывается аномалия поля силы тяжести существенно меньше, чем можно было ожидать.

2

Рис. 1021

гипотезы относительно механизма компенсации аномалий-образующего элемента.

Модель Пратта и модель Эйри

Идеи Пратта:

В

Рис. 1022

ся неоднородность распределения плотности формируется в приповерхностной части, а ниже уровня компенсации плотности распределена однородно.

Рельеф образовался из-за того, что масса вещества (ξ) почти соответствует (O), т.е. средняя плотность убывает по мере возрастания рельефа.

Модель Эйри:

М

Рис. 1023

одель Пратта – «клинический случай». Эта поверхность компенсируется тем, что нужно учитывать реологические свойства вещества.

Гора плавает в жидком субстрате.

Чем плотнее субстрат, тем меньшей глубины нужны корни.

Восстановить нижнюю границу затруднительно, т.к. гравиметрические измерения 10-15 км, а граница – до 45 км (в уральских горах – до 65 км).

Модель Пратта неявно предполагает, что исследуемая поверхность – твердое тело.

Модель Эйри предполагает, что для каких-то времен внутренняя оболочка ведет себя как вязкая среда.

Речь идет о выборе между этими моделями: что правильнее?

Считали, что по наблюденным данным мы не получим ответа на этот вопрос.

И недавно обратили внимание на эксперимент, поставленный природой на примере феносканди-блока (территория Скандинавии, Германии, Балтийского моря) – весь этот блок, как поверхность мембраны, вспухает, и амплитуда составила 100 метров.

Наблюдения ведутся по эволюции береговой линии озер.

Это выгибание происходит скачками и на каждом уровне успевает сформироваться свой уровень моря, озера, что отображается в фауне, и каждый уровень стратиграфически датируется (всякими моллюсками).

Из-за чего вспухает?

После оледенения Скандинавия была покрыта шапкой льда размером с Валдайскую возвышенность (около 3 км)

Была снежная нагрузка и начало вспухать.

То же наблюдается сейчас в Антарктиде из-за таяния льдов.

Установлено, что так «дышат» многие участки земной поверхности. Т.е. Внутренние оболочки Земли ведут себя не как твердое тело, т.е. это называется изостатическое восстановление рельефа после снятия нагрузки.

Гидростатическое равновесие: вращающаяся капля находится в равновесии.

Важно уравнение баланса импульса:

(3.1)

– массовая скорость в единице объема

– плотность

– давление

– коэффициент динамической вязкости (не зависит от координат)

– сумма всех сторонних сил, которые можно придумать

Эйлерово описание течения – любое тело в выделенной точке координат.

Лагранжев формализм – поведение выделенного элемента объема.

Состояние гидростатического равновесия – нет изменения скорости со временем, и жидкость находится в покое.

Условие гидростатического равновесия вязкой жидкости

Следствие:

В гидростатическом равновесии тяготеющей капли не может быть зависимости от угла x.

Должны остаться четные степени полиномов Лежандра, и значит важно получить разложение потенциала в ряд по полиномам Лежандра.

Имеются ли члены, зависящие от x, и насколько велики эти члены в этих степенях. Насколько сильно отличается поле планеты от поля капли?

Земля ведет себя как капля, т.е. в ней распределение плотности как в капле.

Явление изостазии показало, что восстановление и компенсация рельефа происходит практически сейчас, за характерное время порядка 10000 лет.

Отклик среды на отклик взаимодействия равен отклику вязкой жидкости.

Реологические свойства вещества – отклик среды на осуществление воздействия – зависит от времени воздействия.

28/09/05