Теоретическое и экспериментальное моделирование геодинамических процессов в склонах поднятий

Abstract

Проанализирована структура течения, создающегося в вязкой среде при постоянном угле наклона свободной поверхности склона поднятия. Определено поле скорости движения в высоковязком склоне поднятия в условиях горизонтального градиента давления, возникающего при уменьшении высоты склона по мере удаления от главного хребта. При постоянной динамической вязкости склона поднятия скорость течения в нем уменьшается с удалением от оси главного хребта. В этом случае склон поднятия находится в условиях сжимающих напряжений, следствием которых являются надвиги и складки сжатия. Растягивающие напряжения в склоне поднятия могут существовать при увеличении скорости движения в слое по мере удаления от оси главного хребта. Скорость течения может возрастать с уменьшением вязкости в слое по мере удаления от главного хребта. Распределение вязкости на подошве склона поднятия при удалении от оси главного хребта поднятия определено из условия существования растяжения в склоне поднятия. Представлены выражения и оценены величины сил, вызывающих образование разрыва между блоками склона поднятия. Получено соотношение, представляющее условие образования разрыва между блоками. Образование разрывов определяется изменением вязкости вдоль склона поднятия и изменением скорости течения в нем. При разрыве между блоками возникают свободные вертикальные границы блоков. Движение в высоковязкой среде при образовании свободной вертикальной границы блока исследовано экспериментально при истечении жидкости из прямоугольного сосуда. В экспериментах выявлено два режима истечения: (i) режим постоянной толщины слоя жидкости; (ii) режим уменьшающейся толщины слоя. На основе экспериментального моделирования оценено время первого периода после образования разрыва поднятия и свободного объема между блоками, когда высота слоя (склона) практически постоянная и возрастает горизонтальный размер слоя. Рассмотрен процесс заполнения свободного пространства между блоками высоковязким материалом склона. Как показывает моделирование, скорость заполнения свободного объема между расходящимися блоками склона поднятия много больше скорости образования свободного объема между ними. Определены параметры блоков склонов поднятия (вязкости блоков, высоты склона, скорости течения, силы, действующие на блоки). Представлено изменение структуры поверхности склона поднятия во времени. Наблюдается качественное соответствие результатов моделирования с профилем склона поднятия северо-западного Кавказа.