Реологічні властивості кори і мантії, літосфери і астеносфери

(Реологія - це вивчення деформацій і течії матеріалів, включаючи еластичні, в'язкі і пластичні властивості. В'язкість - вимір внутрішнього тертя рідини. Це тертя виникає між шарами рідини при її русі.)

Характер тектонічних процесів, що протікають на різних рівнях у твердій Землі, в значній мірі залежить від фізичних, точніше реологічних, властивостей окремих її оболонок. Найважливішим показником цих властивостей є в'язкість. В'язкість гірських порід залежить від їх петрографічного складу, змісту води, температури і тиску Перші два чинника, особливо другий, вносять деяку невизначений-ність в оцінку в'язкості глибинних порід, а останні два, закономірно збільшуючись з глибиною, дають можливість розрахувати зміна в'язкості в цьому напрямку . При цьому температурні умови залежать від ве-личини теплового потоку, який в свою чергу залежить від віку кори, особливо океанської. Непрямими показниками в'язкості являють-ся швидкості поширення сейсмічних хвиль і сейсмічна актив-ність: чим остання вище, тим з більш в'язкими, більш крихкими поро-дами ми маємо справу, а відсутність сейсмічності вказує на перехід від крихкого до пластичного стану.

Відмінності в в'язкості позначаються вже при деформації верхньої - осадового (осадово-вулканогенного) шару земної кори. У його складі прийнято виділяти по деформаційних властивостях два типи порід - кому-петентние і некомпетентні. Перші досить пружні, здатні передавати напруги на значні відстані, зберігають свою потужність і в основному визначають форму утворюються складок, їх основний каркас. До компетентним породам відносяться вапняки, до-ломить, масивні пісковики; вулканічні лави, що утворюють доста-точно потужні (десятки метрів і більше) пачки. Некомпетентні по-пологи мають підвищену пластичність, змінюють свою потужність при складкообразования, поводяться пасивно і пристосовуються до форми складок, утворених компетентними породами. До некомпетентний-ним порід належать глини, солі, гіпси, почасти мергелі і товщі тонкого переслаивания, зокрема флиш. При чергуванні в розрізі компетентних і некомпетентних порід нерідко спостерігається дісгармо-ничная складчастість, в якій компетентні породи утворюють круп-ні складки, а некомпетентні виявляють більш дрібну і складну складчастість.

В консолідованої континентальної корі високою в'язкістю і крихкістю володіє її верхня частина до глибини 10-15 км; в її пре-справах і зосереджена основна сейсмічна активність. Нижня кора, починаючи з глибини 15-20 км виявляється істотно пластичної. В не-яких випадках, а саме при більш високому тепловому потоці в верхах нижньої кори, на рівні кордону Конрада спостерігається нове підвищення в'язкості і тоді вимальовується два мінімуму в'язкості - один в низах верхньої кори, інший в нижній корі. На рівні межі Мохо в'язкість знову зростає, потім поступово знижуючись в литосферной мантії, аж до кордону астеносфери. Таким чином, в континентальній ли-тосфере виділяються один або два рівня зниженої в'язкості - в ниж-ній і середньої корі, що й обумовлює її тектонічну расслоенность і різну поведінку кори і літосфери мантії в процесі переме-щення і деформацій літосферних плит з континентальною корою.

Отже, реологическая расслоенность літосфери є предпосил-кой її тектонічної розшарування, особливо властивою кон-тінентальной літосфері. Освіта тектонічних покривів різної глубинности з їх відшаруванням в межах чохла (по пластичним, що не-компетентним породам), в основі чохла (по поверхні кристала-чеського фундаменту), в основі верхньої кори, по поверхні Мохо і, нарешті, уздовж кордону літосфери і астеносфери отримує своє есте-ного пояснення.

Перехід від літосфери до астеносфері знаменується більш-менш рез-ким, в залежності від величини теплового потоку, зниженням в'язкості. В'язкість астеносфери під континентами становить 1021-1022 П (пуаз), під океанами - 1019-1020 П в порівнянні з 1022-1026 і 1022-1025 П для літосфери. На відміну від літосфери астеносфера не володіє межею міцності і її речовина здатна до деформації (течією) навіть під дією дуже малих надлишкових тисків. Саме цим, в кінцевому рахунку, забезпечується ізостатичне рівновагу літосфери - при воз-Растані на неї навантажень і зануренні відбувається відтік астеносфери на глибині і її нагнітання в область утонения літосфери внаслідок денудації або інших причин. Швидкість підйому земної поверхні при знятті льодового навантаження зі щитів, що піддавалися четвертинному покривному заледенінню, і дала можливість вперше визначити в'яз-кість астеносфери (С. А. Ушаков та ін.).

У подастеносферную мантії в'язкість повинна бути вище, ніж в астено-сфері, але її визначення ускладнюється відсутністю достовірних відомостей про температуру на відповідній глибині. Виходячи з того що в'язкість тут не повинна перешкоджати конвекції, в'язкість середньої мантії до глибини 670 км приймається 1022-1023 П, а нижній мантії - 1023-1 (Р П (В. Н. Жарков).