Вековое движение полюсов

В связи с ограниченностью рядов астрономических наблюдений достаточно неопределенной на настоящее время представляется и проблема векового движения полюса, т. е. тренд среднего полюса эпохи наблюдения, так называемого полюса Орлова, относительно условного международного начала СЮ. На рис. 1.3 (по данным МСВЗ) представлена кривая движения среднего полюса с 1900 по 2010 год. Смещение среднего полюса происходит со скоростью порядка 4 • 10_3 угл. с/год (около 10 см в год) в направлении (70-80)° з. д. Многие исследователи это смещение отождествляют с вековым движением полюса [282]. Однако, например, в ГАО АН Украины, начиная с А .Я. Орлова [133], придерживались иной точки зрения. В работах [188; 205] утверждается, что, располагая только пятью станциями МСШ, невозможно разделить эффекты векового движения полюса и неполярных изменений широты станции, обусловленных горизонтальными перемещениями блоков земной коры. Можно надеяться, что не только увеличение длительности рядов астрономических наблюдений, как предполагал

А.Я. Орлов, но и существенное повышение их точности в организованных МСВЗ наблюдениях позволит в недалеком будущем решить эту проблему.

Траектория движения среднего полюса с 1900 по 2010 год

Рис. 1.3. Траектория движения среднего полюса с 1900 по 2010 год

С другой стороны, если отвлечься от методических трудностей, связанных с возможными и практически существующими неполярными изменениями широты станций МСДП, в особенности находящихся в сейсмоактивных зонах станций Мицусава и Юкайя, то чисто теоретически вековое движение полюса представляется вполне возможным. Наиболее убедительно это показал Н.С. Сидоренков [167; 175], вычислив возбуждающие функции такого движения, исходя из многолетних данных глобального водообмена, в котором для векового движения полюсов определяющую роль играют изменения масс ледяных покровов Гренландии и Антарктиды.

Согласно современным представлениям, глобальная эволюция нашей планеты сопровождается перераспределением масс как в ее глубоких недрах, так и вблизи поверхности за счет горизонтальных перемещений литосферных блоков по астеносфере. Эти процессы, надо полагать, приводили и приводят к изменениям компонент тензора инерции и к появлению соответствующих возбуждающих функций. Проблема перемещения полюса в геологических масштабах времени подробно обсуждена в [90], включая ранние работы многих известных геофизиков.

В работе [90] при условии полной изостатической компенсации масс и некотором простом модельном распределении их в системе «континент - океан» было получено, что стационарный полюс на современную эпоху имеет координаты (15-20)° с. ш. и (160-170)° з. д., т. е. находится в центральной части Тихого океана (район Гавайских островов). Если предположить, что тело Земли удовлетворяет таким реологическим условиям, как отсутствие конечного сопротивления и не очень большая вязкость мантии, то современная Земля стремится повернуться так, чтобы район Гавайских островов оказался на оси вращения [90]. Несоответствие выявляемого из астрономических данных направления векового движения полюса (~70° з. д.), если таковое в действительности имеет место, и направления на стационарный полюс (~160° з. д.) можно объяснить тем, что современное движение полюса - это движение не к современному стационарному полюсу, а к какому-то более древнему полюсу (эффект запаздывания). Также можно предположить, что кинематика движения полюса далеко не прямолинейна из-за влияния на вековое движение климатических факторов, как это показано в работах [167; 175].

С позиции современной глобальной тектоники то обстоятельство, что средний полюс вращения и стационарный полюс разнесены на 70° по широте, не представляется чем-то необычным. Принимая среднюю скорость тренда полюса равной 0,004 угл. с/год, получим, что время, необходимое для установления вращения относительно стационарного полюса, составляет 63 млн лет, или порядка 100 млн лет с учетом возможных отклонений от движения строго по одному меридиану. Известно, что между современным расположением континентов и поясами аномалии геоида нет связи, однако палинспастические реконструкции середины мела дают согласие с современной картиной расположения континентов [280]. Отсюда можно предположить, что формирование аномалий геоида отстает от движения плит на время порядка 100 млн лет, которое является, по- видимому, характерным временем перестройки крупномасштабной конвекции в мантии.

В [90] представлены расчеты движения полюса Земли под воздействием горизонтальных перемещений литосферных блоков на протяжении фанерозоя. Исходной информацией послужили палеогеографические реконструкции Л.П. Зоненшайна и А.М. Городницкого для восьми периодов фанерозоя. В качестве реологической модели тела Земли была принята упруго-вязкая модель Максвелла с предположением, что время вязкой релаксации упругих напряжений т мало по сравнению с характерным временем t перемещения полюса на заметные расстояния. Поскольку т = ц/р, где г| - динамическая вязкость, ар- жесткость, то, например, для t = 10 млн лет и р = 1011 Н/м2 из условия т « t получаем р « 1026 Пуаз, т. е. вязкость нижней мантии должна быть много меньше обычно используемой оценки [65].

Рассчитанные в [90] траектории движения полюса представляют собой вытянутые вдоль меридиана петли, размеры которых зависят от принятой вязкости г|. Например, для р = 7,8 • 1024 Пуаз размер петли около 5°, а для г| = 5,9 • 1023 Пуаз полюс мог сместиться уже на 86°. Исходя из ряда соображений, в [90] из всех вычисленных траекторий фанерозойского движения полюса отдано предпочтение той, которая соответствует р = 5,9 • 1023 Пуаз. Вопрос о реальности существования таких перемещений остается пока открытым. Из сопоставления траекторий движений литосферных плит по па- леомагнитным данным и по данным о линейных аномалиях океанического дна за последние 150 млн лет заметных перемещений полюсов не выявлено [263], хотя это может быть связано с «топтанием на месте» полюсов в мезокайнозое согласно расчетам [90].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >