Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Заштрихованы интервалы проявления лунного магматизма: I - фаза раннего кратерообразования и проявления анортозитового магматизма; II - фаза позднего кратерообразования и проявления базальтового магматизма
эпох число дней в году или, что то же, угловую скорость собственного вращения Земли. Так, по суточной микрослоистости девонских кораллов Дж.Уэллс [554] показал, что в среднем девоне год состоял приблизительно из 400 сут, а продолжительность суток не превышала 22 часа. В дальнейшем аналогичные определения были выполнены и для других периодов фанерозоя, а также для строматолитов - отложений бактериальных и микрово-дорослевых пленок раннего протерозоя (рис. 8.3).
Зная современное расстояние Луны от Земли (384,4 тыс. км), удалось рассчитать среднее значение фактора добротности в фанерозое, т.е. за последние 550-600 млн лет. Оно оказалось приблизительно равным 12. Полученная оценка очень неплохо совпала с независимым определением приливного фактора добротности Земли =13, выполненным Г.Макдональдом [80] на основании обработки данных по современным приливам в океанах и морях. Низкие значения приливного фактора добротности в фанерозое объясняются широким развитием в эту геологическую эпоху мелководных эпиконтинентальных морей, покрывающих сейчас на шельфах около 30% континентальной коры. Но именно в мелководных морях и происходит основное рассеивание энергии приливов за счет трения приливных течений о дно мелководных бассейнов.
Аналогичным путем по суточной микрослои-
стости строматолитов в раннем протерозое с возрастом около 1,8 млрд лет Г.Паннелла [430] определил, что тогда в году было 445 сут, а продолжительность самих суток была менее 20 ч. Отсюда удалось определить, что в протерозое фактор приливной добротности Земли приблизительно равнялся 75. Повышенное значение фактора добротности в протерозое вполне понятно, поскольку в ту далекую эпоху уже образовался глубокий океан, а мелководных эпиконтинентальных морей тогда еще почти не существовало. Но диссипация приливной энергии в глубоком океане была мала, поскольку в этом случае не возникали сильные придонные течения - основная причина приливного торможения Земли.
Время,1 О9 лет Рис. 8.3. Изменение числа дней в году во времени, по [120]
В архее приливная добротность Земли, как и в фанерозое, должна была быть достаточно низкой по двум причинам. Во-первых тогда сами океаны еще были мелкими и в них рассеивалась значительная часть приливной энергии и, во-вторых, в архее уже происходило расплавление нижней мантии (во всяком случае на низких широтах) с существенным ее перегревом. Учитывая теперь неразрывность процесса отодвигания Луны от Земли, и связывая его воедино в катархее, архее, протерозое и фанерозое, найдем, что в архее фактор приливной добротности Земли в среднем равнялся 26.
Итак, полученная упрощенная модель изменения фактора добротности Земли Q, основанная на комбинации теоретических соображений с расчетами по эмпирическим данным, выглядит следующим образом: в катархее (от 4,6 до 4 млрд лет назад) Q = 1500; в архее (от 4 до 2,6 млрд лет назад)
2 = 26; в протерозое (от 2,6 до 0,6 млрд лет назад)
2 = 75: в фанерозое (приблизительно от 600 млн лет назад до настоящего времени) Q- 12. Реальное распределение фактора добротности по времени,
безусловно, могло меняться по более сложному закону, но основные его черты в приведенном распределении, по-видимому, определены все-таки правильно. Рассчитанная по этой модели зависимость расстояния между центрами тяжести Земли и Луны от времени приведена на рис. 8.2.
В связи с неидеальной упругостью Земли и Луны приливные взаимодействия между этими планетами приводят к рассеиванию части приливной энергии, постепенно переходящей в тепло. Напомним, что переход в тепло и рассеивание приливной энергии в теле Земли происходит в результате внутреннего трения вещества при его деформациях в приливных горбах, вслед за Луной обегающих и деформирующих тело Земли. В мелководных морях приливная энергия к тому же диссипирует за счет возникновения интенсивных приливных течений и их трения о морское дно.
Генерируемое приливами тепло, в конце концов, излучается в космическое пространство, в результате чего общая энергия системы Земля-Луна меняется, но момент количества движения при этом сохраняется неизменным, хотя и происходит его перераспределение между планетами. Это обстоятельство приводит к постепенному уменьшению скорости собственного вращения Земли и к последовательному удалению Луны от нашей планеты.
В настоящее время лунно-земные приливные взаимодействия сравнительно слабые, по оценкам Г. Макдональда [80], сейчас в Земле рассеивается около 2,5-101 эрг/с приливной энергии, причем большая ее часть рассеивается в мелководных морях, тогда как в теле “твердой” Земли диссипирует не более 4Т018 эрг/с [120]. Поскольку современный суммарный тепловой поток через поверхность Земли достигает (4,2-4,3)-Ю20 эрг/с, а его глубинная составляющая, идущая из мантии, приблизительно равна 3,3-1020 эрг/с, то оказывается, что в настоящее время доля приливной энергии, рассеиваемой в глубинах Земли, лишь немногим превышает 1% от полной тепловой энергии, генерируемой в земных недрах [120]. Таким же незначительным оказывается и современный энергетический вклад приливов в тектоническую активность Земли, хотя сами приливные деформации литосферной оболочки, достигающие по амплитуде нескольких десятков сантиметров, в некоторых случаях, по-видимому, все же могут выступать в качестве спусковых механизмов землетрясений и связанных с ними конечных деформаций. Тем более незначительны влияния на тектонику Земли солнечных приливов, эффект которых не превышает 20% от воздействия лунных приливов (галактическими приливами вообще следует полностью пренебрегать, так как их влияние еще на много порядков слабее солнечных приливов).
