1. JGD
  2. Всі випуски
  3. 2(35)2023
  4. Про енергетичний баланс тектоносфери

Про енергетичний баланс тектоносфери

JGD.
2023;
Випуск 2(35)2023, Номер 2(35)
: 62-71
https://doi.org/10.23939/jgd2023.02.062
Надіслано: Вересень 12, 2023
Автори:
  1. Вадим Гордієнко
1
Інститут геофізики ім. С. І. Суботіна НАН України

Мета роботи – уточнення та доповнення енергетичного балансу тектоносфери Землі шляхом теплового моделювання. Методика включає детальний комплексний аналіз теплогенерації в корі та верхній мантії впродовж усієї вивченої геологічної історії Землі за 4,2 млрд років. Результати. Узагальнено експериментальні дані про радіогенну теплогенерацію в корі та верхній мантії Землі. Встановлено необхідність окремого розгляду теплового балансу для регіонів з різними ендогенними режимами на платформах, геосинкліналях та океанах. Середні величини теплогенерації у корі становлять близько 0.4-0.5 мкВт/м3, у верхній мантії – 0.04, 0.06 та 0.08 мкВт/м3 відповідно. При врахуванні потужності твердої кори (близько 40 км під платформами та геосинкліналями та близько 6 км під океанами) та верхньої мантії (430-460 км) виявляється практичний збіг кількості джерел під усіма регіонами. Розподілені вони по-різному. Це веде до різних варіантів геологічної історії. Можна припустити, що радіогенні джерела тепла інтенсивністю близько 0.02 мкВт/м3 є у перехідній зоні до нижньої мантії та в нижній мантії приблизно до 1100 км. На більшій глибині в оболонці (всієї маси Землі за межами ядра) та ядрі джерела відсутні. Для платформ розрахований енергетичний баланс тектоносфери. За 3.6 млрд. років (період, протягом якого можна досить точно описати геологічну історію), тепловим потоком винесено близько 73.5·1014 Дж/м2. Кондуктивний тепловий потік за цей час виніс 59.5·1014 Дж/м2. Різниця точно відповідає потребам усіх активних процесів цього періоду. Збігаються й експериментальні дати подій із розрахованими за теорією (частина з яких – уперше). Для фанерозойських геосинкліналей такий контроль також частково виконано. Незалежно визначена еволюція масового потоку (що також має практичне значення) в геологічній історії узгоджується з розрахунковими значеннями. Наукова новизна. Для контролю достовірності аналізу енергетичного балансу тектоносфери Землі автором залучалися незалежно встановлені (за геотермометрами) розподіли температур у корі та верхній мантії, відомості про глибини і температури покрівлі вогнищ магматизму, про розподіл швидкостей поздовжніх сейсмічних хвиль у верхній мантії та інші відомості. Практична значущість. Результати досліджень дадуть можливість надійніше оцінювати рівень та особливості сейсмічної небезпеки для фанерозойських сейсмоактивних зон України.

радіогенна теплогенерація
кондуктивний і конвективний теплообмін
активні процеси в тектоносфері
термічна історія
  1. Азбель И. Я., Толстихин И. Н. Ранняя эволюция Земли. Препринт. Апатиты: КФ АН СССР. 1988. 42 с.
  2. Анисимова И. В., Сальникова Е. Б., Козаков И. К. и др. Раннебайкальский возраст (U- Pb метод по цирконам) конгломератов холбонурского комплекса Сонгинского блока каледонид Центральной Азии. «Геохронометрические изотопные системы». 2012. Москва: ИГЕМ РАН. с. 36-39.
  3. Бибикова Е. В., Грачева Т. В., Макаров В. А. и др. Возрастные рубежи в геологической эволюции раннего докембрия Енисейского кряжа. Изв. РАН. Стратиграфия геологическая корреляция. 1993. Т.1. N1. с. 35-40.
  4. Блюман Б. А. Выветривание базальтов и несогласия в коре океанов: возможные геодинамические последствия. Региональная геология и металлогения, 2008. № 35 с. 72-86.
  5. Гордиенко, В. В., Процессы в тектоносфере Земли (адвекционно-полиморфная гипотеза). 2012. Saarbruken: LAP, 256 c. 
  6. Кратц К. О., Запольнов А. К. (Ред.) Докембрий в фанерозойских складчатых поясах. Ленинград: Наука. 1982. 232 с.
  7. Ножкин А. Д., Малышев В. И., Сумин А. В., Остапенко Е. И., Геря Т. В. Геохронологическое исследование метаморфических комплексов юго-западной части Сибирской платформы. Геология и геофизика. 1989. 1. с. 26-33.
  8. Ножкин А. Д., Баянова Т. Б., Бережная Н. Г., Дмитриева Н. В., Ларионов А. Н. Осадочные и вулканогенно-осадочные серии позднего неопротерозоя рифтогенных структур юго-западной окраины Сибирского кратона: данные о составе, возрасте, условиях образования и особенностях металлогении. Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов: материалы V Российской конференции по изотопной геохронологии, Москва. ИГЕМ РАН, 4-6 июня 2012 г. М.: ИГЕМ РАН, 2012. С. 257-259.
  9. Пронин A. A., Основные черты истории тектонического развития Урала. Moсква, Наука. 1965.  160 с.
  10. Справочник физических констант горных пород. Ред. С. Кларк. Moсква: Mир. 1969. 543с.
  11. Хаин В. Е. Региональная тектоника. Внеальпийская Европа и западная Азия. Москва: Недра. 1977. 360с.
  12. Щербак Н. П., Артеменко Г. В., Лесная И. М., Пономаренко А. Н. Геохронология раннего докембрия Украинского щита. Aрхей. Киев: Наукова думка. 2005. 244с.
  13. Shcherbak, N. P., Artemenko, G. V., Lesnaya, I. M., Ponomarenko, A. N., & Shumlyanskyy, L. V. (2008). Geochronology of the Early Precambrian of the Ukrainian shield. Proterozoic. Kyiv: Naukova Dumka, 240.
  14. Щербаков И. В. Петрология Украинского щита. Львов: ЗУКЦ. 2005. 366с.
  15. Balashov, Yu. A. (2009) Development of a heterogeneity in the lithosphere:  Geochemical evidence. Journal of Petrology, 17(1), 90-100. https://doi.org/10.1134/s0869591109010056
  16. Board, W, Frimmel, H & Armstrong, R (2005) Pan-African Tectonism in the Western Maud Belt: P-T-t Path for High-grade Gneisses in the H.U. Sverdrupfjella, East Antarctica. Journal of Petrology, 46(4), 671-699. https://doi.org/10.1093/petrology/egh093
  17. Boyd, F. (1989) Comрositional distinction between oceanic and cratonic lithosphere. Earth and Planetary Science Letters, 96(1/2), 16-26. https://doi.org/10.1016/0012-821X(89)90120-9
  18. Crozaz G. (1979). Uranium and thorium microdistributions in stony meteorites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 43(1). 127-136. https://doi.org/10.1016/0016-7037(79)90052-8
  19. Gordienko, V.V. (2017). Thermal processes, geodynamics, deposits. http://ivangord2000.wixsite.com/tectonos
  20. Gordienko V. (2022). About geological theory. Geophysical journal, (44)2. 68-92. https://doi.org/10.24028/gj.v44i2.256266
  21. Goreva J.S., & Burnett D.S. (2001). Phosphate control on the thorium/uranium variations in ordinary chondrites: Improving solar system abundances. Meteoritics & Planetary Science, 36. 63-74. https://doi.org/10.1111/j.1945-5100.2001.tb01810.x
  22. Rocholl A. & Jochum K. P. (1993). Th, U and other trace elements in carbonaceous chondrites: Implications for the terrestrial and solar system Th/U ratios. Earth and Planetary Science Letters, 117. 265‒278. https://doi.org/10.1016/0012-821X(93)90132-S
  23. Romer, R. & Roetzler, J. (2001). P–T–t evolution of ultrahigh-temperature granulites from the Saxon granulite massif, Germany. Part II: Geochronology. Journal of Petrology, 42(11), 1127-1153. https://doi.org/10.1093/petrology/42.11.2015
  24. White W. M. (2020). Geochemistry. 2nd Edition. New. York: Wiley-Blackwell.

​