В.В. Гордиенко. О ВЯЗКОСТИ ВЕЩЕСТВА ТЕКТОНОСФЕРЫ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ

Геология и полезные ископаемые Мирового океана 2017, 14 (1): 45-57

В.В. Гордиенко 

Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, Киев 

О ВЯЗКОСТИ ВЕЩЕСТВА ТЕКТОНОСФЕРЫ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ 
Цель. Проверить корреляцию параметров для твердых и частично расплавленных пород тектоносферы Земли. 

Методика. Моделирование распределения вязкости по глубине для регионов с основными типами эндогенных режимов континентов и океанов. 

Результаты. Сформулировано представление о распределении вязкости в тектоносфере континентов и океанов, которое учитывает реальные значения дифференциальных напряжений и скоростей деформации, влияние на этот параметр температуры и давления, появления расплава и др. 

Научная новизна. Предложена схема оценки вязкости пород мантии по скоростному разрезу. 

Практическая значимость. Автор считает, что развитый в данной работе подход и накопление соответствующего материала могут привести к значительному уточнению в определении вязкости вещества тектоносферы. 

Ключевые слова: динамическая вязкость, верхняя мантия, скоростные модели. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. Гордиенко В.В. Тепловые аномалии геосинклиналей. Киев: Наук. думка. 1975. 142 с. 
2. Гордиенко В.В. Глубинные процессы в тектоносфере Земли. Киев: ИГФ НАНУ. 1998. 85 с. 
3. Гордиенко В.В. Процессы в тектоносфере Земли. (Адвекционно­полиморфная гипотеза). Saarbrucken: LAP. 2012. 264 c. 
4. Гордиенко В.В., Гордиенко И.В., Завгородняя О.В. и др. Украинский щит (геофизика, глубинные процессы). Киев: Корвін пресс. 2005. 210 с. 
5. Гордиенко В.В., Усенко О.В. О геолого­геофизических критериях глубин магматических оча­гов в верхней мантии. Геофиз. журнал. 2007. 4. С. 31–38. 
6. Добрецов Н.Л. Введение в глобальную петрологию. Новосибирск: Наука. 1980. 199 с. 
7. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В. и др. Оценка средних содержаний H2O, Cl, F, S в деплетированной мантии на основе составов расплавленных включений и закалочных сте­кол срединно­океанических хребтов. Геохимия. 2006. 3. С. 243–266. 
8. Персиков Э.С. Вязкость магматических расплавов. М.: Наука. 1984. 160 с. 
9. Перчук Л.Л. Геотермобарометрия и перемещение кристаллических пород в коре и верхней мантии Земли. Соросовский образовательный журнал. 1997. 7. С. 64–72. 
10. Полухин П.И. Физические основы пластической деформации. М.: Наука. 1982. 584 с. 
11. Тёркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. Геологические приложения физики сплошных сред. М.: Мир. 1985. 2. 730 с. 
12. Трубицин В.П., Рыков В.В., Трубицин А.П. Конвекция и распределение вязкости в мантии. Физика Земли. 1997. 3. С. 3–10. 
13. Юханян A.K., Геншафт Ю.С. Экспериментальное изучение плавления ксенолитов из лав Ге­гамского нагорья в условиях базальтового слоя земной коры. Изв. АН АрмССР. 1985. 1. С. 39–44. 
14. Яновская Т.Б. Основы сейсмологии. СПб.: ВВМ. 2006. 288 с. 
15. Ashby M., Verall R. Micromechanisms of flow and fracture and their relevance to the rheology of the upper mantle. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1977. 288A. P. 59–95. 
15. Barnhoorn A., van der Wal W., Drury M. Upper mantle viscosity and lithospheric thickness under Iceland. Journal of Geodynamics. 2011. 52. 3–4, P. 260–270. 
16. Barnhoorn A., van der Wal W., Vermeersen B., Drury M. Lateral, radial and temporal variations in upper mantle viscosity and rheology under Scandinavia. Geochemistry, geophysics, geosystems. 2011. 12. 1. P. 1–19. 
17. Burgmann R., Dresen G. Rheology of the Lower Crust and Upper Mantle: Evidence from Rock Mechanics, Geodesy and Field Observations. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2008. 36. P. 531–567. 
18. Chen S., Hiraga T., Kohlstedt D. Water weakening of clinopyroxene in the dislocation creep regime. Geophys. Res. 2006. 111: B08203. URL: http://dx.doi.org/10.1029/2005JB003885. 
19. Chen, X., Lin, C., Shi, L. Rheology of the lower crust beneath the northern part of North China: Inferences from lower crustal xenoliths from Hannuoba basalts, Hebei Province, China. Science in China Series D: Earth Sciences. 2007. 50, 8. P. 1128–1141. 
20. Dimanov A, Dresen G. Rheology of synthetic anorthite­diopside aggregates: implications for ductile shear zones. J. Geophys. Res. 2005. 110. B07203. URL: doi:10.1029/2004JB003431 
21. Dimanov A, Wirth R, Dresen G. The effect of melt distribution on the rheology of plagioclase rocks. Tectonophysics. 2000. 328. P. 307–327. 
22. Encyclopedia of Geology. Ed. Selley R., Cocks L., Plimer I. Elsevier Academic Press. I V. 2005. 
23. Freed A, Burgmann R., Calais E. et al. Stress­dependent power­law ow in the upper mantle following the 2002 Denali, Alaska, earthquake. Earth Planet. Sci. Lett. 2006. 252. P.481–489. 
24. Freed A., Burgmann R., Calais E., et al. Implications of deformation following the 2002 Denali, Alaska, earthquake for postseismic relaxation processes and lithospheric rheology. J. Geophys. Res. 2006. 111: B08203. URL: http://dx.doi.org/10.1029/2005JB003885. 
25. Gerya T.V. Introduction to Numerical Geodynamic Modelling. Cambridge University Press. 2010. 345 p. 
26. Gerya T.V., Yuen D.A. Robust Characteristics Method for Modeling Multiphase Visco­Elasto­Plastic Thermo­Mechanical Problems. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2007. 163. P. 83–105. 
27. Gordienko L., Gordienko V. P­wave velocities in the upper mantle beneath oceans. NCGT Newletters. 2016. 3. P. 389–405. 
28. Hack A., Thompson A. Density and Viscosity of Hydrous Magmas and Related Fluids and their Role in Subduction Zone Processes. Journal of Pttrology. 2011. 52. №7&8. P.1333–1362 
29. Hirth G, Kohlstedt D. Rheology of the upper mantle and the mantle wedge: view from the experimentalists. Inside the Subduction Factory, Geophys. Monogr. 138. Washington, DC: Am.Geophys. Soc. 2003. P. 83–105. 
30. Husson D., Edwards P., Johnson S. et al. Crustal structure of the Peru­Chili trench: 80­120S Latitude. The geophysics of Pacific Ocean basin and its margin. 1976. 19. P. 71–85. 
31. Kenner S., Segall P. Lower crustal structure in northern California: implications from strain­rate variations following the 1906 San Francisco earthquake. J. Geophys. Res. 2003. 108. P. 2011–2023. 
32. Levin V., Kim W., Menke W. Seismic velosities in shallow crust of western New England and northern New York. Вull. Seis. Soc. Of Am. 1996. 85, 1. P. 207–219. 
33. Parsons T. The Basin and Range Province In Continental Rifts: Evolution, Structure and Tectonics. Olsen, K., ed., Amsterdam, Elsevier. 1995. P. 277–324. 
34. Peltonen P., Kinnunen K., Huhma H. Petrology of two diamondiferous eclogite xenoliths from the Laqhtojoki kimberlite pipe, eastern Finland. Lithos. 2002. 63. №3­4. P. 151­164. 
35. Sacek V., Ussami N. Upper mantle viscosity and dynamic subsidence of curved continental margins. Nature Communications. 2013. № 4. Article number: 2036. 
36. Schmeling H. Partial melting and melt segregation in a convecting mantle. in: Physics and Chemistry of Partially Molten Rocks. Kluwer Academic Publisher. Dordrecht, 2000, P. 1–25. 
37. Scoppola B., Boccaletti D., Bevis M. et al. The Westward Drift of the Lithosphere: A rotational drag. Geological Society of America Bulletin. January/February. 2006. P. 199–209. 
38. Sobolev, S., Zeyen, H., Stoll, G. et al. Upper mantle temperatures from teleseismic tomography of French Massif Central. Earth Planet. Sci. Lett. 1996. № 139. P. 147–163. 
39. Syono Y., Manghnani M. Rheological Structure of a Subduction Zone: Application of High P­T Viscous and Anelastic Properties of Mantle Rocks. Tokyo. TERRAPUB. 1992. DOI: 10.1029/ GM067p 0263. 
40. Tackley P., Ammann M., Brodholt J. et al. Mantle Dynamics in Super­Earths: Post­Perovskite Rheology and Self­Regulation of Viscosity. EGU General Assembly 2012 Geophysical Research. Abstracts. 14. EGU2012­6579. 2012. 
41. Twiss R. Theory and applicability, of a recrystallized grain size paleopiezometer. Pure Appl. Geophys. 1977. 115. P. 227–244. 
42. Van der Wal D., Chopra P., Drury M. et al. Relationships between dynamically recrystallized grain size and deformation conditions in experimentally deformed olivine rocks. Geophys. Res. Lett. 1993. 20. P. 1479–1482. 
43. Wang K. Elastic and viscoelastic models of crustal deformation in subduction earthquake cycles. The Seismogenic Zone of Subduction Thrust Faults. NewYork: Columbia Univ. Press. 2007. P. 540–575. 
44. Watson S., McKenze D. Melt Generation by Plumes: A Study of Havaiian Volcanism. Journal of Pttrology. 1990. 32. №3. P. 501–537.