Викулин А.В. Физика Земли и геодинамика

Подождите немного. Документ загружается.

1010 ≤≤

−

volc

[км/год]. (11.45)

С целью изучения закономерностей вулканической активности и ее взаимосвязи с

сейсмическим процессом была создана электронная база, включающая данные о

землетрясениях и извержениях вулканов мира [Акманова, 2008; Викулин, Водинчар,

Мелекесцев и др., 2007]. База вулканических извержений составлена в формате базы

землетрясений и содержит следующие параметры: дата извержения (год, месяц, день),

координаты вулкана (долгота и широта в градусах) и объем изверженного ювенильного

материала W. В базе представлены все n = 6415 известные (датированные) извержения N = 607

вулканов планеты за последние 12 тыс. лет с 9850 г. до н.э. по 2005 г. включительно.

В соответствии со шкалой, принятой в Smithsonian Institution [Simkin, Siebert, 1993], все

извержения в базе классифицировались по величине W = 1, 2, 3, …, 7, значения которой

соответствуют следующим объемам извергнутых при извержении ювенильных пород 10

4-5

, 10

, …, 10

соответственно. Распределение чисел извержений в базе по их величинам W для

разных по масштабу регионов от всего мира до отдельно взятого вулкана представлено в табл.

11.6 и на рис. 11.10. Из этих данных видно, что вулканические извержения, независимо от

масштаба рассмотрения вулканического процесса, по своей величине распределены вполне

закономерным образом: как звезды и землетрясения – чем событие сильнее, тем реже оно

происходит.

Таблица 11.6. Значения углов наклонов графиков повторяемости извержений вулканов.

№ Регион

Число

вулканов,

Число

извержений,

Диапазон W

Временной

интервал

извержений

Угол

наклона

Планета в

целом

607 6415 1÷7

9850 до н.э.

– 2006

-0.51 ± 0.04

Окраина

Тихого

океана

503 5498 1÷7

9850 до н.э.

– 2006

-0.51 ± 0.04

Камчатка

38 443 1÷7

8050 до н.э.

– 2006

-0.47 ± 0.04

Ключевской

вулкан,

Камчатка

1 93 1÷4 1697 – 2005 -0.67 ± 0.02

Среднее значение угла наклона графика повторяемости извержений -0.5 ± 0.1

Данные о повторяемости вулканических извержений, вслед за [Токарев, 1987],

позволяют, в принципе, ставить задачу об энергетической классификации вулканических

извержений.

Наиболее активным вулканическим регионом планеты является окраина Тихого океана

(табл. 11.6). Вдоль узкого вулканического пояса – тихоокеанского огненного кольца,

расположены N = 503 вулкана - 83% всех вулканов планеты, извергавшиеся за последние 12

тыс. лет n = 5498 раз (рис. 11.11 а). Из общего числа извержений вулканов планеты с и с

5≥W

6≥W на долю таких же по объему извержений тихоокеанских вулканов приходится и 86%

95% соответственно (рис. 11.11 б).

Данные о тихоокеанских вулканических извержениях с в 250 до н.э. – 1991 гг. 6≥W

представлены табл. 11.7.

О периодичности вулканического процесса. Методом Фурье-анализа исследовалось

распределение чисел вулканических извержений по временным интервалам между ними.

Оказалось, что по данным мирового каталога такое распределение содержит гармоническую

составляющую, содержащую периоды 1600 и 2400 лет [Акманова, 2008].

321

Рис. 11.10. Распределение чисел вулканических извержений по их величинам W – графики

повторяемости вулканических извержений, построенные по данным на различных масштабных уровнях:

вся планета в целом (а), окраина Тихого океана (б), Камчатка (в) и Ключевской вулкан на Камчатке (г).

Характеристика каждой выборки данных приведена в табл. 11.6.

С целью выявления периодов меньшей продолжительности исследовалось

распределение чисел вулканических извержений аналогично тому, как это делалось для

землетрясений (см. главу 3, раздел «О повторяемости землетрясений»): с разбиением всего (за

12 тыс. лет) и каждой из его половин (по 6 тыс. лет каждая) каталога вулканических

извержений на различные выборки событий: планета в целом, Тихоокеанские извержения и

извержения других регионов, Восточная и Западная окраины Тихого океана. Анализ показал,

что выявленные значения периодов вулканического процесса заключены в широком диапазоне

от 170 до 2700 лет. Периоды продолжительностей, меньших 170 лет, очевидно, вследствие

малочисленности исходных данных, выявить не удалось.

Исходные данные и первичный анализ был выполнен студентами четвертого курса

КамчатГТУ кафедры Информатики во время выполнения курсовой работы в ИВиС ДВО РАН

летом 2008 г. За что автор выражает им признательность.

И числа выявленных периодов и их значения для каждой выборки оказались

различными. Однако все выборки содержат все три, два или один из трех периодов,

продолжительности которых заключены в следующих диапазонах:

17198

±≈T лет, (11.46.1)

123762

±≈≈ TT лет, (11.46.2)

177624

±≈≈ TT лет. (11.46.3)

Приведенные в табл. 11.7 данные показывают, что выявленные статистическим

анализом периоды действительно наблюдаются. Так, с интервалом по продолжительности

близким извергался вулкан Кракатау в 416 и 1883 гг.,

2T≈ ,

1402

∆

лет (табл. 11.7, №№9,

26). Примерно через такие же интервалы извергались рядом вулканы Амбрим в расположенные

50 г. и Кувае в 1452 г., лет, Новые Гибриды (табл. 11.7, №№ 3, 20), и вулканы 1497=∆T

Кагуяк в 415 г. и Нова ) в 1912 г., рупта (Катмай 1497

∆

T лет на Аляске (табл. 11.7, №№ 8,

27). Интервал между извержениями рядом расп камчатских вулканов Ксудач в 240 оложенных

г. и Опала в 610 г. составил лет 370=∆T

≈

322

Таблица 11.7. Данные об извержениях c W ≥ 6 тихоокеанских вулканах в 250 до н.э. – 1991

гг. [Викулин, Водинчар, Мелекесцев и др., 2007; Гущенко, 1979; Simkin, Siebert, 1993]

№

п.п.

Дата извержения

(год, месяц, день)

Широта,

Долгота,

Название вулкана Район

1 -250 до н.э. -29.27 -177.92 6 о-в Раоул Новая Зеландия

2 -100 до н.э. 53.43 -168.13 6 Окмок п-ов Аляска

3 50 -16.25 168.12 6 Амбрим Новые Гибриды

4 60 61.38 -141.75 6 Чурчилл п-ов Аляска

5 110.00.00 61.25 -141.70 6 Бона п-ов Аляска

6 180.00.00 -38.82 176.00 7 Таупо Новая Зеландия

7 240.00.00 51.8 157.53 6 Ксудач Камчатка

8 415.00.00 58.61 -154.03 6 Кальдера Кагуяк п-ов Аляска

9 416.00.00 -6.1 105.42 6 Кракатау Индонезия

10 450.00.00 13.67 -89.05 6 Илопанго Сальвадор

11 540.00.00 -4.27 152.2 6 Рабаул о. Н.Британия

12 610.00.00 52.54 157.34 6 Опала Камчатка

13 700.00.00 61.38 -141.75 6 Чурчилл п-ов Аляска

14 710.00.00 -5.58 150.52 6 Паго о. Н.Британия

15 740.00.00 61.25 -141.70 6 Бона п-ов Аляска

16 800.00.00 -5.06 150.11 6 Дакатау о. Н.Британия

17 930.00.00 21.13 -104.51 6 Цеборуко Мексика

18 1030.00.00 -6.09 155.23 6 Билли Митчелл о. Бугенвиль

19 1280.00.00 -0.85 -78.9 6 Куилотоа Эквадор

20 1452.00.00 -16.83 168.54 6 Кувае Новые Гибриды

21 1580.00.00 -6.09 155.23 6 Билли Митчелл о. Бугенвиль

22 1600.02.19 -16.61 -70.85 6 Хуанапутина Перу

23 1660.00.00 -5.36 147.12 6 о-в Лонг Новая Гвинея

24 1815.00.00 -8.25 118 7 Тамбора Ява

25 1835.01.20 12.98 -87.57 6 Косигвина Никарагуа

26 1883.05.20 -6.1 105.42 6 Кракатау Индонезия

27 1902.10.24 14.76 -91.55 6 Санта Мария Гуатемала

28 1912.06.06 58.27 -155.16 6 Новарупта п-ов Аляска

29 1932.04.10 -35.65 -70.76 6 Сьерро Азул Чили

30 1991.04.02 15.13 120.35 6 Пинатубо Филиппины

Примечание: «-» южная широта и западная долгота вулкана, W – величина извержения.

Полученные данные показывают, что и структура гармонической составляющей и

значения характерных периодов вулканического процесса, по сути, повторяют такие же

параметры сейсмического процесса: выявленные кратные друг другу вулканические периоды

(11.46.1), (11.46.2) и (11.46.3) оказались близкими сейсмическим периодам (3.22.2), (3.22.3) и

(3.22.4) соответственно.

Как видим, вулканический и сейсмический процессы имеют много общих и даже

тождественных свойств, по сути - волновых. Действительно. Вулканический процесс, как и

сейсмический, является планетарным процессом и содержит гармоническую составляющую с

кратными периодами. Вулканические извержения, как и землетрясения, по своей величине

(энергии) распределены вполне закономерно - в соответствии с однотипными графиками

повторяемости. Тихоокеанский вулканический пояс – огненное кольцо, как и тихоокеанский

сейсмический пояс, является наиболее активным поясом планеты. Вулканический и

сейсмический тихоокеанские пояса расположены параллельно друг другу на всем своем

протяжении, при этом на западном сегменте окраины «корни» вулканов «прошивают»

сейсмофокальную зону на глубинах около 150 км. Скорости миграции вулканической

323

активности (11.45) расположены в том же диапазоне значений, что и скорости миграции

землетрясений (рис. 11.2, соотношения (11.4) – (11.7)).

Все приведенные сейсмические и вулканические данные свидетельствуют не просто о

наличии некоторых общих свойств у сейсмического и вулканического процессов. Эти данные

по своему физическому содержанию вполне определенно указывают на существование единого

энергетического источника для вулканического и сейсмического процессов, протекающих в

пределах окраины Тихого океана. При этом вывод о едином источнике становится все более

очевидным при переходе к рассмотрению совокупностей, содержащих все более сильные

вулканические и сейсмические события. Например, извержения-«погодки» вулканов Кагуяк в

415 г. на Аляске и Кракатау в 416 г. в Индонезии (табл. 11.7, №№ 8, 9), отстоящих друг от друга

примерно на 15·10

км, по аналогии с сильнейшими сейсмическими событиями (см.

предыдущие разделы этой части), можно считать парой извержений.

Таким образом, можно ожидать, что наиболее сильные вулканические извержения, как и

сильнейшие землетрясения, мигрируют вдоль окраины Тихого океана по часовой стрелке со

скоростями, близкими по величине скоростям миграции сильнейших землетрясений.

Миграция вулканических извержений вдоль окраины Тихого океана. Данные об

извержениях с (объемом извергнутого материала 10 км

и более) тихоокеанских 6≥W

вулканов за 250 до н.э. – 1991 гг. приведены в табл. 11.7; их расположение интервал

представлено . 11.11. Видно, что общая протяженность линии, вдоль которой на рис

сосредоточены тихоокеанские вулканы, от крайнего на западе вулкана Бак Айленд

(Антарктика) до на востоке вулкана Десепшен (Южная Америка), составляет L = крайнего

45400 км (рис а). Протяженность линии, вдоль которой расположены вулканы, . 11.11

извергавшиеся с от вулкана Таупо, Новая Зеландия (табл. 11.7, № 6) до вулкана Сьерро

6≥W

Азул, Чили (табл. 11.7, № 29) составляет 41400 км (рис. 11.11 б).

Исследование свойств распределения в пространстве и во времени вулканических

извержений с проводилось на плоскости с осями расстояние вдоль окраины L – время 6≥W

извержения t , приведенные на рис. 11.12, показывают, что все вулканические . Данные

извержения из 30) группируются вдоль двух достаточно узких областей (I, II) (93%, 28

примерно х друг другу - скорости миграции вдоль которых примерно равны параллельны

2,1

между собой:

0,42,7 ±≈

V км/год км/год, 0,23,4 ±≈

V ,

25)(

±≈+≈

III

VVV

км/год. (11.47)

Продолжительность характерного периода такой миграции вулканических

извержений вдоль окраины Тихого океана определяется из очевидного равенства:

102

⋅≈=⋅

км, (11.48)

где км – протяженность тихоокеанского огненного кольца. Ясно, что в случае,

105,4 ⋅=L

если возможна миграция вулканических извержений с другой скоростью, скажем со скоростью

a , то в рамках периодического вулканического процесса характерный период также должен

соответствовать уравнению (11.48):

=⋅

. (11.49)

324

Рис. 11.11. Вулканическая активность окраины Тихого океана за последние 12 тыс. лет. а – вулканы с

извержениями б – вулканы, извергавшиеся с . 1 – вулканы, хотя бы один раз 71 ≤≤ W , 6≥W

извергавшиеся с ; 2, 3 – вулканы, извергавшиеся с в 9850 – 251 гг. до н.э. и в 250 до н.э. – 1≥W 6≥W

1991 гг. соответственно, i – номер вулканического извержения согласно данным табл. 11.7; 4 – линия,

вдоль которой определялась координата L вулканических извержений, градация расстояний

соответствует 5·10

км.

Рис. 11.12. Расположение тихоокеанских вулканов с извержениями на плоскости с осями 6≥W

L - расстояние вдоль окраины, t – время. Пустыми кру обозначены извержения (№№ 9, 28), жками

данные о которых не использовались при определении зависимостей I и II (11.47). Цифры соответствуют

номерам вулканических извержений в табл. 11.7.

325

Анализ показывает, что миграция тихоокеанских вулканических извержений с со 6≥W

скоростями, отличными от (11.47) возможна. Пример такой миграции представлен . на рис

11.13. Из данных этого рисунка видно, что все 30 вулканических тихоокеанских извержений с

6≥W в течение последних 2250 лет оказывается возможным разместить вдоль таких цепочек,

скорости миграции а вдоль которых и характерный период удовлетворяют соотношению

(11.49):

1060 ±=a км/год, 50330

T лет. (11.50)

Рис. 11.13. Пример «быстрой» миграции вулканических извержений в пределах окраины Тихого

океана со скоростью около 60 км/год. 1 – вулканические извержения, 2 – эпицентры землетрясений с

8,8≥

M , 3 – линии миграции, определенные методом наименьших квадратов; цифрами обозначены

номера миграционных цепочек, параметры которых приведены в табл. 11.8

Действительно, как следует из данных табл. 11.8 среднеквадратичный разброс каждого

из этих значений невелик и составляет не более 15-16%, что может служить доказательством

миграции со скоростью а.

Таблица 11.8. Параметры цепочек «быстрой» миграции вулканических извержений в пределах

окраины Тихого океана с учетом данных о землетрясениях с

p k а, км/год T

, год

8,8≥

M .

1 4 63 ± 24

2 4 61 ± 12 302

3 7 44 ± 7 375

4 3 51 ± 8 351

5 4 50 ± 5 273

6 8 80 ± 10 418

7 6 50 ± 40 278

Среднее

5±2

57 ± 9 T

≈333 ± 49

Примечание: p – порядковый номер цепочек мигрирующих вулканических извержений,

представленных на рис. 11.13; k – количество извержений вулканов и эпицентров землетрясений в

цепочке мигрирующих событий; а – значение “угла наклона” цепочки – скорости миграции; T

–

интервалы времени между миграционными цепочками, определенные по их “центральным”

частям на уровне L/2 ≈ 22500 км.

326

Близость периодов

≈ (11.51)

указывает на то, что «быстрый» процесс миграции, представленный на рис. 11.13, по сути,

является суперпозицией «медленной» миграции (11.47) и повторяемости извержений с

периодом (11.42.2).

О связи вулканизма и сейсмичности. Полученные оценки (11.46) - (11.51) могут

рассматриваться как подтверждение вывода о волновой природе вулканического процесса в

пределах окраины Тихого океана, сформулированного в работе [Викулин, 2003].

Значение скорости миграции вулканических извержений (11.50) по порядку величины

совпадает со скоростью миграции сильнейших тихоокеанских землетрясений (соотношение

(11.5), рис. 11.2). На рис. 11.13 нанесены эпицентры наиболее сильных )8,8( ≥

тихоокеанских землетрясений 1615-1964 гг., которые, как видно из рисунка, достаточно хорошо

«вписываются» в процесс миграции вулканических извержений. Сильнейшее землетрясение

7.05.1986, М = 7,7 с очагом в районе Крысьих островов, предварявшееся цепочкой

мигрирующих вдоль алеутской дуги извержений вулканов, являвшихся, по сути, форшоковым

явлением, отмечено в работе [Sauers, 1986].

Предельные по силе и интенсивности сейсмо-вулканические дуплеты отмечались на

планете неоднократно. Два из них отмечены в конце XIX – начале ХХ вв. на Аляске и

Камчатке. Так в заливе Якутат 6-10.09.1899 произошла серия из четырех сильнейших

землетрясений с М = 8,3; 7,8; 8,6; 8,3, а в июне 1912 в результате извержения вулкана

Новарупта (Катмай) на Аляске (табл. 11.7, № 27) было выброшено 16 км

пород. На юге

Камчатки 25-27.06.1904 произошло три сильнейших землетрясения с М = 8,0; 8,1; 7,9 [Гусев,

Шумилина, 2004], а в марте 1907 в результате извержения вулкана Ксудач было выброшено 1,5

– 2 км

пород, W = 5 [Мелекесцев, Сулержицкий, 1987].

Однако наиболее отчетливо тесная взаимосвязь сейсмичности и вулканизма проявилась

в результате природной катастрофы 1737 – 1742 гг. на Камчатке [Мелекесцев и др., 2005, с. 553-

568]. В течение этого периода извержения происходили вдоль всей (≈ 670 км) Восточной

вулканической зоны Камчатки и в Срединном хребте. Извергались или находились в стадии

повышенной активности, как минимум, 15 вулканов. Суммарный объем продуктов извержений

только пяти вулканов, для которых выполнены расчеты, составил около 1 км

( 5

≈

W )

[Викулин, Водинчар, Мелекесцев и др., 2007].

В начале этого периода в 1737 г. имела место серия сильнейших с М

= 9,2; 7,8; 8,0

[Гусев, Шумилина, 2004] землетрясений, очаги которых «охватили» участок тихоокеанского

побережья протяженностью около 1000 км от Северных Курильских островов до Усть-

Камчатска. Самое сильное их них, произошедшее 17.10.1737, сопровождалось сильнейшими

(до 2-4 м) деформациями береговой линии на протяжении 35 км в районе г. Петропавловска-

Камчатского и цунами с высотою заплеска до 60 м. Сильные вулканические землетрясения с

магнитудами до М = 7 сопровождали отмеченные извержения вулканов.

Помимо значительных деформаций земной поверхности и цунами, еще одним

следствием происшедших катастрофических землетрясений была исключительно высокая

деятельность гидротерм на всей Камчатке.

Описанный интенсивный сейсмо-вулканический процесс на Камчатке в 1737 – 1742 гг.

И.В. Мелекесцевым был отмечен как «региональное «согласие» между вулканизмом и

сейсмичностью» [Мелекесцев и др., 2005, с. 562].

Корреляция сильнейших вулканических и сейсмических событий, иллюстрируемая

данными на рис. 11.13, показывает, что такое «согласие» сейсмичности и вулканизма, по-

видимому, имело место и для других окраин Тихого океана.

Все эти данные позволяют усилить сформулированный выше вывод о волновой природе

вулканического процесса. А именно: волны миграции сейсмической и вулканической

327

активности являются, по сути, проявлениями в разных геофизических полях единого сейсмо-

вулканического волнового процесса, протекающего в пределах тихоокеанского

геодинамического пояса.

Волновая геодинамика

О вращательном движении тектонических плит. Многочисленные примеры

тектонического вращательного движения отдельно взятых блоков (рис. 10.2 - 10.5) и их

совокупностей (рис. 11.1) приведены в главе 10. Примеры поворотов сейсмофокальных

блоков (сейсмотектоническое вращение) и микроплит приведены в разделе «Ротационно-

упругие волны». Имеются данные и о вращательном движении протяженных

тектонических плит и платформ.

Интересные данные о вращательном движении самой большой (с характерным

«радиусом», измеряемым вдоль поверхности Земли

R ≈ 10

км) на планете Тихоокеанской

плиты приведены в [Маслов, 1996]. Согласно А. Такеучи [Takeuchi, 1985, 1986], с

середины олигоцена по настоящее время имели место пять перестроек регионального

поля напряжений, которые характеризовались изменениями его величины и ориентации

(рис. 11.14). Периодам 30-23, 16-13, 6-0

млн лет отвечает субширотное сжатие (Р);

периодам 22-17, 12-7

млн лет - субширотное растяжение (Т). На этом же рисунке

приведена кривая угловых осцилляций вектора скорости Тихоокеанской плиты,

полученная в работе [Jackson, Shaw, Bargar, 1975]. В этой же работе показано, что вектор

движения Тихоокеанской плиты, определяемый простиранием Гавайской вулканической

цепи (составляющее примерно 70

с направлением на север), испытывает периодические

повороты по и против часовой стрелки. В результате, Тихоокеанская плита совершает

знакопеременные вращательные движения с центром в Гавайской горячей точке.

Амплитуда угла вращения по [Takeuchi, 1986] составляет примерно 10

, что на радиусе,

соединяющем о. Гонолулу с Тихоокеанским подвижным поясом, равносильно смещениям

до нескольких сотен километров [Маслов, 1996].

Рис. 11.14. Изменение регионального поля напряжений о. Хонсю во времени по [Маслов, 1996]. Р,

Т – девиаторное сжатие и растяжение соответственно. Приведена кривая угловых осцилляций

вектора скорости Тихоокеанской плиты по [Jackson, Shaw, Bargar, 1975]. Вертикальная штриховка

на графике указывает на кульминационные моменты эпизодов вращения по часовой стрелке,

фиксируемые фазами изменения тектонических напряжений в пределах Тихоокеанского пояса

[Тверитинова

, Викулин, 2005].

328

Убедительные комплексные геолого-геофизические данные о вращении

Микроплиты Пасха (

R ≈ 200 км , 25

ю. ш.), расположенной на гребне Восточно-

Тихоокеанского поднятия между плитами Наска, на западе, Пасифик, на востоке,

приведены в [Международный…, 2003, с. 56]. «Вихревой» характер вращательного

движения этой микроплиты отчетливо прослеживается на тектонической схеме,

построенной по механизмам очагов землетрясений, данным батиметрической карты и

карты остаточных аномалий магнитного поля и аномалий силы тяжести в

свободном

воздухе. Микроплита вращается против часовой стрелки со «скоростью около 15

/млн

лет и уже повернулась почти на 90

со времени своего образования». Следы вихревых

движений отчетливо проявляются на батиметрической карте и карте аномального

магнитного поля микроплиты Хуан-Фернандос (

R ≈ 150-200 км, 33

ю.ш.), которая

расположена на гребне Восточно-Тихоокеанского поднятия на 500 км южнее плиты Пасха

на стыке трех плит Наска, на западе, Пасифик, на востоке, и Антарктической, на юго-

западе [Международный…, 2003, с. 57].

На вращение Исландии (

R ≈ 100 км) по часовой стрелке со скоростью 7

(±2)/10-20

тыс лет указывает изменение ориентировки доледниковых и послеледниковых зон

трещинных извержений в Южной части острова [Мелекесцев, 1979, 2004]. Вихревые

складки (

R ≈ 100 км) Генуя (против часовой стрелки) и Дунай (по часовой стрелке),

расположенные в пределах горных дуг Альпийской системы, отмечены в [Ван Беммелен,

1991].

Примеры поворотов Восточно-Европейской платформы (

R ≈ 1.2·10

км) против

часовой стрелки в ордовике и триасе, Сибирской платформы (

R ≈ 1.5·10

км) по часовой

стрелке в триасе, юре и мелу, Омолонского массива (

R ≈ 150 км) по отношению к Сибири,

наоборот, против часовой стрелки с конца юры до начала раннего мела, и вращений

«отщепов» террейна Горного Крыма (

R ≈ 70-100 км) на 15

против часовой стрелки в

титонское время, восточного крыла северной части Левантской зоны (

R ≈ 400 км) по

часовой стрелке в плиоцен-четвертичное время, приведены в работе [Полетаев, 2005]. При

этом для докембрия установлено «существование…вихревых систем литосферы,

объединяющих в качестве своих элементов различные структуры земной коры и верхней

мантии…размеры их…до 10-12

тыс. км в диаметре (R

max

≈ (5-6)·10

км) и в виде зон

глубинных разломов они проникают на глубину до 700

км и более» [Слензак, 1972, с. 4].

Как видим, вращательное и вихревое движение тектонических плит, платформ и

массивов разных пространственных масштабов имеет достаточно общий характер,

наблюдается в течение разных геологических эпох и затрагивает практически всю

верхнюю мантию.

На вращение Индийской плиты (

R ≈ 4·10

км) убедительно указывают данные по

миграции очагов землетрясений как Австралийского материка [Викулин, 1994], так и

сейсмического пояса, протягивающегося вдоль Океании в сторону Гималаи [Mogi, 1968],

в пределах которого 26.12.2004 произошло землетрясение с

≈ 9 и катастрофическое

цунами. Миграция очагов землетрясений вдоль всей окраины Тихого океана и отдельно

взятых островных дуг и континентальных окраин - явление достаточно широко известное,

оно, после пионерских работ Р.З. Тараканова [1961], С. Дуды [Duda, 1963] и К. Моги

[Mogi, 1968], отмечалось многими и многими исследователями [Викулин, 2001, 2003,

2008а, б; Осипова, 2008]. Более того, эффект миграции

землетрясений установлен для всех

сейсмически активных поясов, и показано, что он является характерным свойством

планетарного сейсмического процесса [Викулин, 2008а, б]. По этой причине эффект

миграции очагов землетрясений, несомненно, должен быть связан с механизмом

образования смещений вдоль границ плит. Согласно [Маслов, 1996], в масштабах

геологического времени землетрясения, многократно обегая Тихий океан, в результате

накопления остаточных деформаций могут обеспечить наблюдаемую амплитуду

смещения, которая, как отмечалось выше, составляет несколько сот километров. Именно

по этой причине циклическая миграция очагов землетрясений может и сопровождать

329

смещение всего Тихоокеанского сегмента, и в определенной степени его обеспечивать.

Полная подборка данных о миграции тихоокеанских землетрясений представлена в

[Викулин, 2003; Осипова, 2008]. Оказалось, что вся совокупность этих данных может

быть интерпретирована в виде солитонных (soliton,

S) и экситонных (exciton, E) решений

«сейсмического» модельного нелинейного уравнения син-Гордона, волновые свойства

которого обусловлены ротацией планеты

Ω

[Викулин, 2008а, б; Осипова, 2008]. При этом

энергии волновых миграционных решений

Е и величины их скоростей V оказались

взаимосвязанными в рамках типичных для таких «геофизических» [Быков, 2000, 2005;

Bykov, 2008] нелинейных [Давыдов, 1982; Николаевский, 2008]) уравнений (рис. 11.2,

соотношения (11.37), (11.41) – (11.43)).

Миграция землетрясений является характерным свойством сейсмического

процесса, протекающего в пределах всех сейсмических поясов планеты [Викулин, 2008а,

б; Mogi, 1968]. Поэтому волновые ротационно обусловленные решения (11.41) и (11.42),

установленные для тихоокеанского пояса, должны быть характерными для границ всех

тектонических плит

Энергия тектонического процесса. Энергия тектонического процесса, очевидно,

определяется (массами) размерами

L плит (и блоков) и скоростями V их движения. Из

самых общих соображений следует, что существование зависимости

L(V) является

принципиальным моментом, по сути, определяющим физику механизма перемещения

тектонических плит вдоль поверхности Земли. Действительно, в случае существования

зависимости между такими (вообще говоря, векторными) величинами, однозначно

определяющими величины энергий движущихся плит, появляются все основания для

предположения о моментной природе тектонического процесса, протекающего на

вращающейся планете.

В такой плоскости вопрос об

энергии тектонического процесса был поставлен в

работах [Викулин, Тверитинова, 2007; Тверитинова, Викулин, 2005; Vikulin, Tveritinova,

2008]. В неявном виде анализ особенностей проявления тектонической энергии

проводился. Действительно, во-первых, в настоящий момент вопрос о существовании

зависимости

L(V) является проблематичным: имеются аргументы как против [Кукал,

1987], так и за [Ле Пишон, 1974; Морган, 1974]. Во-вторых, аргументом в пользу

моментной природы тектонического процесса на Земле, на наш взгляд, является

установленная корреляция между «средним полярным расстоянием плит» и скоростями

субдукции [Жарков, 1983; Forsyt, Uyeda, 1975] и спрединга [Жарков, 1983; Морган, 1974].

Анализ полученных и собранных Т.Ю. Тверитиновой

данных о размерах плит и

скоростях их движения вдоль границ за последние 150

млн лет позволил получить

следующие результаты (Викулин, Тверитинова, 2004). Во-первых, по совокупности всех

(

N=61) имеющихся в нашем распоряжении данных о протяженностях зон и скоростях

субдукции (табл. 11.9,

= 12; табл. 11.10, N

= 17), рифтинга и спрединга (табл. 11.11; N

= 5

; табл. 11.12; N

= 24; табл. 11.13; N

= 3) в их пределах, статистически значимая

зависимость

L(V) не выявляется: поле экспериментальных точек на плоскости с осями L-V

в диапазонах размеров 650 <

L [км] < 18000 и скоростей 5 < V [мм/год] < 112 равномерно

заполняет площадку примерно круговой формы (рис. 11.15а). Во-вторых, анализ только

данных о скоростях рифтинга и спрединга (

РС-данные), представленных табл. 11.11 и

11.12 (

N=29) и на рис. 11.15б, позволяет достаточно уверенно выявить следующую

статистически значимую зависимость:

Lg L

[км] (

0.33) =(0.43

0.15)·LgV

[мм/год] + (3.17

0.26). (11.52)

В-третьих, по достаточно представительным (с числом данных 4 и более: строки 2-5 в

табл. 11.11 и столбцы в 2-4 табл. 11.12) совокупностям

РС-данных, представленных

данными в пределах меньших по продолжительности интервалов, определяются близкие

друг другу зависимости (табл. 11.14):

330