CC BY
26
fs — граничная частота спектра исследуемого сигнала до преобразования. Условие (5) определяет величину f 0 :
1 d^(t)
f * 2 • f + max<
2 • n dt
= 2 • fs + fs = 3 • fs;
(6)
Процедура квантования по времени является эффективным инструментом модификации фазовой и частотной характеристики исследуемого сигнала. Эта процедура, по существу, реализует фазовый фильтр с динамическими параметрами. При этом появляется возможность синтеза не только оптимальных фильтров для задач определения временных параметров сигнала, но и фильтров иного функционального назначения.
Рассмотрим структуру и определим параметры оптимального фильтра по рис.3. Функциональная схема оптимального фильтра содержит фильтр ФНЧ с максимальной частотой пропускания fs, аналого-цифровой преобразователь АЦП, сумматор частот f и f(t), группу согласованных фильтров W1... Wn. Частота квантования по времени f d(t) = f + f(t) для блока АЦП формируется в сумматоре частот c учетом следующих определений:
fV (t) =
1 dф(t)
2 •n dt
ф(г) =
p-12 2
f0 * 3 • fs,
(7)
где p - коэффициент виртуальной девиации частоты, Pmax = n • fs / Tj; T1 - период анализа.
Функция FFVT(t) воздействует на сигнал ss(t) таким образом, что каждый зондирующий сигнал, приходящий в точку приема с задержкой т, приобретает фазовую характеристику 6(t) равную:
6(t ,тг) = (ffl0 + Ртг) • t + 0.5 • ((а + Р) • t2 + p^f), (8)
Выражение (8) является базовой формулой для формирования импульсной характеристики h(t, т) согласованных фильтров W1.Wn. Импульсная характеристика согласованных фильтров будет равна:
h(t, т) = exp( j • (Н + Рт,) • (т — t) +((а + Р) • (т — t)2 + Р •т) / 2) (9)
Таким образом, все элементы функциональной схемы оптимального фильтра для определения времени вступления узкополосного зондирующего сигнала определены. Реакцию вышеописанного фильтра на появление отклика зондирующего сигнала можно интерпретировать следующим образом. При появлении отклика зондирующего сигнала с задержкой т1 формируется сигнальная функция на выходе согласованного фильтра W1, максимум амплитуды которой соответствует значению т1. При появлении отклика зондирующего сигнала с задержкой т соответствующий сигнал появляется на выходе фильтра W. При этом длительность главного лепестка огибающей импульса, соответствующего времени задержки т , определяется не только параметрами а и Т0, но и значением параметра Р, и будет равна [2]:
t0g = 2• n / ((а + Р) •To), (10)
Заключение. Достоинства и положительные результаты описанного метода синтеза фильтра определяются выражением (10). Основным результатом данного метода фильтрации является возможность «виртуального» расширения частотного диапазона зондирующего сигнала. Следовательно, предлагаемый метод фильтрации позволяет повысить разрешающую способность виброграмм. Количественная оценка эффективности применяемого метода фильтрации зависит от параметра Р и определяется формулой (10). Реализация данного метода предполагает наличие в структуре фильтра управляемого генератора частот. В работах [3,4] достаточно полно рассмотрены вопросы проектирования управляемых генераторов частот.
Благодарности. Автор выражает благодарность участникам научных семинаров лаборатории геофизической информатики ИВМиМГ СО РАН, в атмосфере которых формировалась постановка задач и проблем обработки сигналов в геофизике.
Литература
1. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология: Теория и методы. Т.2. Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. - 360с.
2. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. - М.: Радио и связь, 1983.-320с.
3. Ефимов С.А. Преобразователь код-частота, патент РФ №2092973.
4. Ефимов С.А. Цифровой многоканальный синтезатор сетки частот. Патент РФ №2092973.
References
1. Aki K., Richards P. Kolichestvennaja sejsmologija: Teorija i metody. T.2. Per. s angl. - M.: Mir, 1983. - 360s.
2. Tihonov V.I. Optimal'nyj priem signalov. - M.: Radio i svjaz', 1983.-320s.
3. Efimov S.A. Preobrazovatel' kod-chastota, patent RF №2092973.
4. Efimov S.A. Cifrovoj mnogokanal'nyj sintezator setki chastot. Pa-tent RF №2092973.
Пушкин А.А.1, Римкевич В.С.2
'Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института геологии и природопользования Дальневосточного отделения Российской академии наук; 2кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, заведующий лаборатории наукоемких технологий переработки минерального сырья Института геологии и природопользования
Дальневосточного отделения Российской академии наук
ПЕРИОДИЧЕСКОЕ И НЕПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЭПОХ ТЕКТОГЕНЕЗА
Аннотация
В статье проведено изучение вопроса о движущих силах процессов тектогенеза на Земле, периодической смене его этапов, продолжительности эпох тектогенеза. Показано влияние галактик Местной группы на тектонические процессы, определены напряженности гравитационных полей, создаваемых этими галактиками на Земле и силы, действующие со стороны этих галактик на ядро и мантию Земли. Периодическое изменение продолжительностей эпох тектогенеза объяснено изменением положения Земли относительно галактик Местной группы, а непериодическое раскалыванием литосферных плит и остыванием земли.
Ключевые слова: конвекция, литосферная плита, мантия, ядро, напряженность гравитационного поля, галактика
Pushkin A.A.1, Rimkevich V.S.2
'Candidate of physical-mathematical sciences, senior stuff of Institute of geology and nature management of Far Eastern Branch of RAS
2Candidate of geological-mineralogical sciences, senior stuff, head of department of high technologies of mineral processing of Institute
of geology and nature management of Far Eastern Branch of RAS
99
PERIODIC AND NON-PERIODIC CHANGE IN THE DURATION OF THE EPOCHS OF TECTOGENESIS
Abstract
The question of driving forces on tectonic activity on the Earth and the periodic change of duration of tectogenesis stage was studied. The influence of local group galaxy on tectonic activity was showed. The local group galaxies gravitational field strengths on the Earth and forces acting on the mantle and core of the Earth were calculated. Periodical changes of the durations of tectogenesis stage were explained by change position of the Earth relative to local group galaxies, but nonperodical by the splitting of lithospheric plates and by the cooling of the Earth.
Keywords: convection, lithospheric plate, mantle, core, gravitational field strength, galaxy
По современным представлениям Земная кора состоит из литосферных плит, плавающих по поверхности мантии, которая может быть представлена как твердое тело, обладающее некоторой текучестью. Движущей силой литосферных плит являются конвекционные процессы, происходящие в мантии. Известно, что плотность вещества мантии значительно ниже, чем ядра, кроме того увеличивается с глубиной. Температура также увеличивается с глубиной.
Взаимодействие вещества ядра и мантии, значительно отличающихся по плотности и находящихся в условиях наличия радиального градиента температур в несколько тысяч градусов, образует неравновесную систему. Вследствие высокой вязкости вещества мантии эта система могла бы сохранять своё состояние в течение длительного времени.
Зарождение конвекционного потока в мантии происходит вблизи поверхности ядра под действием Архимедовых сил [1] в момент опускания фрагментов более плотного вещества из мантии (реститов из зоны субдукции) или в результате выделения газов из ядра (H2, CH4, KH и др.) [2]. Восходящие конвекционные потоки приводят к возникновению мантийных течений, начинающихся на поверхности ядра и охватывающих нижнюю и верхнюю мантию. На рис. 1 показана схема двухслойной конвекции. Первый конвективный слой охватывает нижнюю мантию, второй - верхнюю. Конвективные потоки в нижней мантии образуют конвективные ячейки с размерами около 1000 км и придают конвекции в нижней мантии мозаичную структуру. В астеносфере конвективные ячейки имеют протяженность, сопоставимую с размерами плит (3000 - 10000км). Потоки в астеносфере играют основную роль, так как они являются движущей силой литосферных плит [2].
Трение между потоками вещества в астеносфере и литосферными плитами приводит к перемещению последних. При столкновении движущихся плит образуются складки земной коры, которые приводят к возникновению гор. Известным примером является столкновение Евразийской и Северо-Американской плит, приведшее в позднемеловый период к образованию гор Чукотки и Сихотэ-Алиня, или столкновение Индостанской и Евразийской плит, вызвавшее в палеогене образование Гималаев.
Известно, что тектонические процессы на Земле наблюдаются с некоторой периодичностью, проходя продолжительные пассивную и активную фазы. Продолжительность периодов, с которой повторяются эры тектогенеза на Земле, составляет величину по порядку равную сотням миллионов лет, и, как полагают ученые, связанную с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра нашей галактики [3].
Очевидно, что силы, определяющие тектонические процессы, имеют гравитационную природу. Периодичность действия этих сил, по-видимому, связана с периодическим изменением расстояния до тел, создающих гравитационное поле. В случае, если орбита Солнечной системы в её движении вокруг центра галактики является эллипсом с заметной величиной эксцентриситета, то таким телом является внутренняя часть галактики, охватываемая орбитой Солнечной системы, и периодичность в этом случае может объясняться различным удалением Земли от центра галактики в афелии и перигелии. Однако, если орбита все-таки, как считается в настоящее время, является круговой, то сила, действующая со стороны нашей галактики на Землю, практически не меняется при движении Солнца по орбите. В таком случае, периодичность должна определяться космическими объектами, находящимися за пределами нашей галактики. Для того, чтобы прояснить этот вопрос, изучим объекты, окружающие нашу галактику и гравитационные поля, создаваемые ими на Земле.
Наша галактика Млечный путь (МП) входит в Местную группу галактик. Местная группа галактик [4], в свою очередь, входит в Местное сверхскопление галактик (Сверхскопление Девы [5]) размером около 200 миллионов световых лет (1,89*1024м) и массой 2 1045кг. Крупнейшим объектом сверхскопления является Скопление Девы. Напряженность гравитационного поля, создаваемого Скоплением Девы в Солнечной системе, оценим по закону всемирного тяготения
Ga ‘
(1024)2
= 7*10-14(4).
(1)
Наиболее крупными галактиками местной группы являются Туманность Андромеды (ТА) [6], галактика Млечный Путь (МП) [7], галактика Треугольника (Т) [8] и галактики Большого [9] и Малого Магеллановых облаков [10] (БМО и ММО). Напряженность гравитационного поля местной группы галактик, создаваемая в Солнечной системе, складывается из полей этих галактик.
Радиус орбиты Солнечной системы, т.е. расстояние до центра галактики, составляет 26 тыс. световых лет, Диаметр галактики 100000 световых лет, т.е. Солнечная система находится на расстоянии чуть большем половины радиуса галактики от её центра.
100
Период обращения Солнца вокруг центра Галактики считается равным 200 - 230 млн. лет. От центральной плоскости МП Солнце находится на расстоянии около 10 Парсек, причем Солнце с периодом 30 - 35 млн. св. лет пересекает центральную плоскость МП.
По современным данным в центре МП находится сверхмассивная черная дыра с массой 4,3*106 масс Солнца. В центре черной дыры находится радиоисточник, звезда Стрелец А. Масса галактики составляет 3*1012 солнечных масс или 6*1042кг. Массу внутренней части галактики радиусом 26000 св.лет оценим, полагая плотность звездного вещества равномерно распределенным по галактическому диску радиусом 50000 св.лет. Тогда она будет приблизительно равна 6*1042*(26/50)2=1,6*1042 кг.
Поскольку применение закона всемирного тяготения к вычислению напряженности гравитационного поля, создаваемого Галактикой МП в Солнечной системе, недопустимо, вычислим её с использованием теоремы Гаусса, принимая расстояние до центра галактики R = 26000*9,46*1015=2,45*1020, а расстояние до центральной плоскости H=10*31*1015=3,1*1017 м, которая дает следующий результат
Смп —
У*ммп 6,67*10_11*1,6*1042
2n*(R2+R*H) ~ 2л-*(2,452*1040+2,45*3,1*1037 )
— 2,8 * 10“10(М).
(2)
Напряженность гравитационного поля, которое создает ТА в Солнечной системе, определим по закону всемирного тяготения
6,67Ч0_11^6Ч04
G
7 * 10“
(2,38*1022)2
Напряженность гравитационного поля, закону всемирного тяготения
6,67Ч0_11^0,9Ч042
7,8*10“144.
(3)
которое создает Галактика Треугольника в центре Млечного Пути, определяем по
JT -----------------i 1,840 - (4)
Т (2,76*1022)2 сг W
Угол между направлениями на ТА и на Т составляет примерно 110. Напряженность суммарного гравитационного поля созвездия Треугольника и ТА:
GTAT — 7 * 10“13 + 7,8 * 10“14 * Cos110 — 7,8 * 10“13 ^ (5)
Таким образом, суммарное поле ТАТ немного больше, чем поле ТА. Поле Скопления Девы в Солнечной системе на порядок слабее поля ТАТ, кроме того величина этой силы меняется при движении Солнечной системы по орбите вокруг ядра МП в пределах ±3*10"7%, направление меняется на ±0,0070. Поэтому влияние Скопления Девы на геотектонику мы далее рассматривать не будем.
Ввиду того, что МО являются самой близкой к нам галактикой, их влияние на геотектонику велико. Для расчета возьмем следующие данные: масса БМО равна 2*1040, а ММО - 1,4*1040кг, расстояние БМО от МП равно 163 тыс.св.лет, а ММО - 193 тыс. св. лет. Поскольку облака движутся взаимосвязано и находятся близко друг от друга (в одном водородном пузыре), то рассчитав напряженности полей, создаваемых каждым из облаков, суммарное поле найдем простым сложением. При расчете рассмотрим случаи, когда Солнечная система находится на минимальном и максимальном расстоянии от облаков. В итоге, используя закон всемирного тяготения, получим, что напряженность полей, создаваемых облаками меняется от
— 6,2 * 10-
до GMT — 11,4*10“
(6)
Величина напряженности гравитационного поля Солнца составляет 6 * 10 3 Это поле значительно превосходит все
рассматриваемые выше поля. Однако, при усреднении за период в 1 год эта сила обращается в нуль.
Напряженность гравитационного поля Земли в её центре в силу симметрии равна нулю, а далее почти линейно возрастает до величины 9,8 м/c2. Расчет величины возвращающей силы при смещении ядра сложен ввиду наличия жидкого ядра. Так, при расчете по теореме Гаусса (СЗ — — г, где М, R - масса и радиус Земли, r - расстояние от центра Земли до расчетной точки) напряженность поля уже на расстоянии 3,5мкм от центра Земли сравнивается с напряженностью поля галактики МП, полученной по формуле (2). Учет наличия жидкого ядра при оценке величины смещения твердого ядра, при котором величина возвращающей силы будет равна силе, действующей на ядро со стороны МП даст цифру немного большую.
Гравитационное поле галактики МП всегда направлено к центру галактики и за период обращения Солнечной системы вокруг галактики принимает все направления от 00 до 3600. При этом по абсолютной величине не меняется. Эта сила, по-видимому, играет важную роль, хотя периодичность и не определяет.
Поле ТАТ направление изменяет в пределах от ± 2^дооо — ±0,6°, а величина силы притяжения ТАТ меняется в пределах орбиты Солнечной системы на ±0,05%. Учет этой силы необходим.
Поле МО направлено в сторону облаков и за интересующие нас промежутки времени в сто миллионов лет играет одну из главных ролей.
Результаты расчетов напряженностей полей упомянутых выше объектов, а также силы, действующие с их стороны на ядро и мантию Земли приведены в таблице 1.
На рис. 2 показаны проекции орбит основных космических тел, определяющих, на наш взгляд, периодичность тектонических процессов на
Табл. 1. Результаты расчетов напряженностей полей некоторых космических объектов, __________а также сил, с которыми они действуют на ядро и мантию Земли.____
Космический объект Масса объекта, кг Расстояние до объекта, м Напряженность гравитационного поля в центре Земли, м/с2 Сила, действующая
на ядро Земли, т на мантию Земли, т
Скопление Девы 1046 1024 7-10"14 8,4105 2,8-107
Туманность Андромеды 6-1042 2,38-1022 7-10"13 8,410б 2,8П08
Г алактика Треугольника 9-1041 2,76-1022 7,8-10"14 9,4105 3,1-107
ТАТ 6,91042 2,4-1022 7,8-10"13 9,2-106 3,1-108
Магеллановы Облака 3,4П040 1,66 1021 6,2-10"13 1,110-12 7,4-106 4,6107 37108 1,8109
Млечный Путь 1,61042 2,45-1020 2,8-10"10 3,4-109 1,1-Ю11
101
Земле. Проведем прямую линию TS через проекцию ТАТ на плоскость МП и ядро МП (звезду Стрелец А). Построим проекцию орбиты Солнечной системы на плоскость МП. Через точки O и P пересечения проекции орбиты
Солнечной системы c линией TS проведем прямые линии MN, M1N1, KL, K1L1, перпендикулярные линии TS, одну в плоскости МП, другую плоскости MNKL и M1N1K1L1, перпендикулярные линии TS. Эти плоскости разбивают траекторию МО на три области. Слева от плоскости MNKL находится область пространства, при нахождении в которой МО тянут Землю и составляющие её элементы в ту же сторону, что и ТА. Когда МО находятся справа от плоскости M1N1K1L1, то их воздействие на Землю противоположно воздействию ТА. В области между плоскостями возможны различные взаимные положения Земли и МО.
Рис. 2 - Проекции орбит рассматриваемых космических объектов на плоскость МП.
Проекции орбит планет на рис. 2 выполнены не в масштабе, поэтому вопрос о точном местоположении МО в настоящий момент остается открытым. Для решения этого вопроса необходимо дополнительное исследование. Тем не менее, из рис. 2 видно, что несколько десятков миллионов лет назад Земля находилась между МО и центром МП. Вполне возможно, что в это время имела место наиболее активная фаза альпийской складчатости.
Каким образом гравитационные силы, действующие на Землю со стороны этих космических объектов, связаны с тектоническими процессами, происходящими в ней? Твердое ядро, находясь в полости мантии и окруженное жидким внешним ядром, удерживается в центре Земли гравитационными силами со стороны мантии. Когда ядро находится в центре Земли, гравитационные силы со стороны мантии в силу сферической симметрии равны нулю. Но при смещении твердого ядра из центра Земли в любом направлении возникает возвращающая сила и эта сила быстро возрастает с увеличением смещения.
Если два тела, различные по массе, находятся в одном гравитационном поле (например, МО), то силы, действующие со стороны данного поля на эти тела, согласно второму закону Ньютона отличаются и пропорциональны их массам.
Различные силы, действующие на мантию и твердое ядро, приводят к смещению твердого ядра от центрального положения. На некотором расстоянии от центра сила, вызывающая смещение, сравнивается с возвращающей силой, после этого ядро некоторое время продолжает двигаться по инерции, потом останавливается и начинает смещаться в обратном направлении. На некотором расстоянии от центра возвращающая сила снова сравняется с силой вызывающей смещение. Далее ядро продолжает движение по инерции до точки останова, от которой под действием смещающей силы ядро начинает следующее колебание. Таким образом, устанавливается колебательный режим, аналогичный режиму пружинного маятника, который представляет собой электрически заряженное тело, подвешенное на пружине и помещенное в продольное однородное электрическое поле. Частоту такого колебания оценим по формуле
уМ _
~R3 =
к
--->
т у
утМ
R3
6,67 • 10-11 • 6 ТО24
4Ч014
= 1,2 • 10_3Гц
(7)
6,43-1018 -у 262 -М18
Тогда период колебаний равен
r=i:^=5,2^03c=14,44
Колебания ядра возбуждают в жидком ядре акустическую волну. Хотя амплитуда волны мала, энергия такой волны может быть значительной ввиду того, что масса ядра значительна. Кроме того, при распространении этой волны может наблюдаться фокусировка волны на неоднородностях плотности вещества. В таких местах энергия будет накапливаться и будет происходить разогрев вещества. Накопление энергии в течение продолжительного времени может вызвать грандиозные процессы в результате локального разогрева и появления напряженных состояний в Земной коре, а также уменьшения вязкости мантии. Поскольку колебания возникают под действием некоторого объекта (в настоящее время это, возможно, МО), то амплитуда колебаний, а, следовательно, и волны зависит от расстояния до этого объекта. Что же касается того, что амплитуда колебаний мала, то ведь и смещения литосферных плит измеряются сантиметрами в год.
В Табл. 2 перечислены эпохи тектогенеза, наблюдавшиеся на Земле, и их продолжительности [11]. Первый, Гренландский этап тектогенеза, имел протяженность более миллиарда лет и характеризовался тем, что земная кора
ещё не была разбита на литосферные плиты. Последующие докембрийские эпохи имели продолжительности в несколько сотен миллионов лет, фанерозойские около сотен миллионов лет. Средняя продолжительность периода тектогенеза, которую определяют отбрасывая первый и последний этапы, составляет 3450/19=182 миллиона лет. Отклонения продолжительностей отдельных периодов от средней цифры, по-видимому, связаны с различиями в расположении основных действующих объектов: ядра МП, ТАТ и МО. Поскольку период оборота ТА и МП вокруг их центра масс чрезвычайно велик, мы можем рассматривать положение других планет относительно линии, соединяющей эти галактики. Период обращения МО более двух миллиардов лет (по разным данным 2,3 или 2,5 млрд. лет), а период обращения Солнечной системы (а, значит, и Земли) 200 - 230 млн. лет. Следовательно, прохождение Земли между МО и ядром МП происходит не менее 10 раз за оборот МО. При каждом таком прохождении Земля занимает новое положение относительно ТАТ, что, безусловно, должно влиять на продолжительность периода складко- и горообразования.
На рис. 3 показана зависимость продолжительности периодов тектонической активности от времени, начиная с момента образования Земли. На фоне общего убывания продолжительностей периодов наблюдаются отдельные их увеличения. Хронологически первым был чрезвычайно длительный этап Гренландской складчатости, во время которого кора молодой Земли,
102
ещё неразбитая на плиты, претерпевала первичное разбиение. Это наталкивает на мысль, что общая тенденция к уменьшению продолжительности периодов тектогенеза, отраженная на рис. 3
Таблица 2. Эпохи тектогенеза (складчатости)
Докембрийский (гуронский) тектогенез
Этап Период Период, млн. лет Продолжитель-ность, млн. лет
Гренландский Катархей 5000 - 3500 1500
Белозерский Эоархей - Палеоархей 3500 - 3050 450
Кольский Палеоархей - Мезоархей 3050 - 2700 350
Беломорский Мезоархей - Неоархей 2700 - 2500 200
Альгонкский Неоархей - Сидерий 2500 - 2230 270
Карельский Сидерий - Риасий 2230 - 1980 250
Балтийский Риасий - Орозий 1980 - 1830 150
Гудзонский Орозий - Статерий 1830 - 1670 160
Гуронский Статерий - Калимий 1670 - 1480 190
Лаксфордский Калимий - середина Калимия 1480 - 1360 120
Готский середина Калимия - Эктазий 1360 - 1210 150
Эльсонский Эктазий - середина Эктазия 1210 - 1090 120
Гренвильский середина Эктазия - середина Стения 1090 - 930 160
Байкальский середина Стения - Тоний 930 - 860 70
Делийский Тоний - Криогений 860 - 650 110
Кадомский Криогений - Кембрий 650 - 520 130
Салаирский Кембрий - Силур 520 - 410 110
Фанерозойский тектогенез
Каледонский Силур - Пермь 410 - 260 150
Г ерцинский Пермь - конец Юры 260 - 90 170
Киммерийский Конец Юры - Палеоцен 90 - 50 40
Альпийский Палеоцен - Кайнозой 50 0
линией тренда, возможно, связана с уменьшением порога складкообразования. Порог складкообразования может уменьшаться вследствие раскалывания плит и уменьшения их среднего размера. Действительно, плита меньших размеров и меньшей массы будет смещаться под действием меньшей силы. В первые два миллиарда лет, когда литосферные плиты были чрезвычайно велики, видно что этап складкообразования не успевал завершиться за период обращения Солнца вокруг галактики МП. Эту мысль подтверждают почти монотонно уменьшающиеся продолжительности докембрийских этапов, начиная с Белозерского и до Гуронского, так как, по-видимому, уменьшение размеров плит в первые два миллиарда лет сделало возможным протекание одного этапа в течение оборота галактики МП.
Но тектонические процессы зависят и от других природных явлений. В частности, вследствие наличия теплового потока из недр Земли к поверхности, наблюдается остывание недр Земли. Величина этого потока в настоящее время по данным [12] составляет 0,05Вт/м2, в то время как в архее составляла 0,22Вт/м2 [2]. Остывание Земли неизбежно приведет к увеличению вязкости мантии, что, в свою очередь, приведет к уменьшению скорости конвективных потоков и далее, к уменьшению сил, движущих литосферные плиты. Поэтому движение плит будет начинаться позднее и оканчиваться раньше. Следовательно, будет наблюдаться уменьшение продолжительности периодов тектогенеза и общее уменьшение геологической активности Земли.
Рис. 3 - Зависимость продолжительности периодов тектонической активности в зависимости от времени с момента
образования Земли.
В любом случае, из рассуждений приведенных выше, следует вывод, что периодическое изменение периодов тектогенеза связано с периодическим движением Земли вместе с Солнечной системой, а также галактики МО вокруг МП. Установленное учеными непериодическое уменьшение докембрийских периодов тектогенеза может быть объяснено раскалыванием, и, следовательно, уменьшением размеров литосферных плит. В последующие время продолжительность периодов тектонической активности, по-видимому, убывала в связи с остыванием недр Земли.
Литература
1. Короновский Н.В. Общая геология. - М.: Издательство МГУ. - 2002. - 405с.
2. Н.Л. Добрецов. Глобальная геодинамическая эволюция земли и глобальные геодинамические модели. Геология и геофизика, 2010, т. 51, № 6, с. 761-784.
103
3. Перельман А.И. Геохимия. - М.: Высшая школа. - 1989. - 528с.
4. И. Дроздовский. Местная группа галактик. URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1169715
5. И. Дроздовский: Местное Сверхскопление. URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1169717/
6. Ribas Ignasi, Jordi Carme, Vilardell Francesc, Fitzpatrick Edward L., Hilditch Ron W., Guinan Edward F. First Determination of the Distance and Fundamental Properties of an Eclipsing Binary in the Andromeda Galaxy. URL: http://adsabs.harvard.edu/abs/2005ApJ...635L..37R
7. Млечный Путь потяжелел в два раза. URL: http://lenta.ru/news/2009/01/06/milkyway/
8. Myung Gyoon Lee, Minsun Kim, Ata Sarajedini, Doug Geisler, and Wolfgang Gieren. Determination of the Distance to M33 Based on Single-Epoch /-Band Hubble Space Telescope Observations of Cepheids. Url: http://iopscience.iop.org/0004-637X/565Z2/959/
9. G. Pietrzynski, D. Graczyk, W. Gieren, I. B. Thompson, B. Pilecki, A. Udalski, I.Soszynski, S. Koztowski, P. Konorski, K. Suchomska, G. Bono, P. G. Prada Moroni, S. Villanova, N. Nardetto, F. Bresolin, R. P. Kudritzki, J. Storm, A. Gallenne, R.Smolec, D. Minniti, M. Kubiak, M. K. Szymanski, R. Poleski, t. Wyrzykowski, K. Ulaczyk et al. An eclipsing-binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to two per cent. URL: http://www.nature.coni/nature/journal/v495/n7439/full/nature11878.html
10. Hilditch R. W., Howarth I. D., Harries T. J. Forty eclipsing binaries in the Small Magellanic Cloud: fundamental parameters and Cloud distance. URL: http://adsabs.harvard.edu/abs/2005MNRAS.357..304H
11. Игорь Гаршин. Структурная геология (изучение нарушений земной коры). URL: http://www.garshin.ru/evolution/geology/geosphere/geo-tectonics/crust-structures.html.
12. В.З.Распопов. Магнитное поле Земли, тепловые потоки и тектоника. URL: http://www.cherubicsoft.com/_media/raspopov/geomagnit_5.pdf
References
1. Koronovskij N.V. Obshhaja geologija. - M.: Izdatel'stvo MGU. - 2002. - 405 s.
2. N.L. Dobrecov. Global'naja geodinamicheskaja jevoljucija zemli i global'nye geodinamicheskie modeli. Geologija i geofizika, 2010, t. 51, № 6, s. 761-784.
3. Perel'man A.I. Geohimija. - M.: Vysshaja shkola. - 1989. - 528s.
4. I. Drozdovskij. Mestnaja gruppa galaktik. URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1169715
5. I. Drozdovskij: Mestnoe Sverhskoplenie. URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1169717/
6. Ribas Ignasi, Jordi Carme, Vilardell Francesc, Fitzpatrick Edward L., Hilditch Ron W., Guinan Edward F. First Determination of
the Distance and Fundamental Properties of an Eclipsing Binary in the Andromeda Galaxy. URL:
http://adsabs.harvard.edu/abs/2005ApJ...635L..37R
7. Mlechnyj Put' potjazhelel v dva raza. URL: http://lenta.ru/news/2009/01/06/milkyway/
8. Myung Gyoon Lee, Minsun Kim, Ata Sarajedini, Doug Geisler, and Wolfgang Gieren. Determination of the Distance to M33 Based on Single-Epoch I-Band Hubble Space Telescope Observations of Cepheids. Url: http://iopscience.iop.org/0004-637X/565/2/959/
9. G. Pietrzynski, D. Graczyk, W. Gieren, I. B. Thompson, B. Pilecki, A. Udalski, I.Soszynski, S. Kozlowski, P. Konorski, K. Suchomska, G. Bono, P. G. Prada Moroni, S. Villanova, N. Nardetto, F. Bresolin, R. P. Kudritzki, J. Storm, A. Gallenne, R.Smolec, D. Minniti, M. Kubiak, M. K. Szymanski, R. Poleski, L. Wyrzykowski, K. Ulaczyk et al. An eclipsing-binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to two per cent. URL: http://www.nature.com/nature/journal/v495/n7439/full/nature11878.html
10. Hilditch R. W., Howarth I. D., Harries T. J. Forty eclipsing binaries in the Small Magellanic Cloud: fundamental parameters and Cloud distance. URL: http://adsabs.harvard.edu/abs/2005MNRAS.357..304H
11. Igor' Garshin. Strukturnaja geologija (izuchenie narushenij zemnoj kory). URL: http://www.garshin.ru/evolution/geology/geosphere/geo-tectonics/crust-structures.html.
12. V.Z.Raspopov. Magnitnoe pole Zemli, teplovye potoki i tektonika. URL:
http://www.cherubicsoft.com/_media/raspopov/geomagnit_5.pdf
Толкачёв Г.Ю.
Кандидат географичеких наук, Институт водных проблем Российской академии наук МЕТОДОЛОГИЯ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МАССООБМЕНА ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ «ВОДАДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ»
Аннотация
Одним из важнейших показателей качества воды является содержание тяжёлых металлов (ТМ) и их соединений. Поступая в речную сеть и откладываясь в донных отложениях, эти соединения начинают играть весьма активную роль в процессах биогеохимической миграции, могут в определённых условиях переходить в поровые растворы и далее в придонные воды. Распределение и миграция металлов в водных системах контролируются в основном характером взаимодействия донных отложений, водной массы и биоты. Направленность потока массообмена в системе «вода-донные отложения» определяет опасность вторичного загрязнения водных масс водоёма.
Ключевые слова: донные отложения, тяжёлые металлы, подвижные формы, твёрдая фаза, поровый раствор.
Tolkachev G.Y.
PhD in Geography, Institute of Water Problems of Russian Academy of Sciences
METHODOLOGY OF STUDYING IN NATURE THE MASS EXCHANGE OF HEAVY METALS IN THE “WATER -
BOTTOM SEDIMENTS” SYSTEM
Abstract
Bottom sediments reveal a considerable accumulation of different pollutants, including heavy metals and their compounds as most dangerous for the water quality. Under definite conditions the heavy metals being accumulated in bottom sediments can transfer into the water again. Their mass exchange in the "water - bottom sediments " system is largely dependent on the heavy metal forms, in which they are present in bottom sediments. The problem relating to translocation of heavy metals in the water - bottom sediments system and quantification of their intensive mass exchange in different seasons of the year becomes very acute and allows judging about unwanted hazardous second water contamination.
Keywords: bottom sediment, heavy metals, mobile forms, solid phase, pore solution.
Introduction
The bottom sediments in water reservoirs play a double role being simultaneously not only as an accumulator of elements and their compounds but also as a source of the second water pollution. Many natural factors combined with those caused by human activities are conducive to peculiar element turnover being a matter of some difficulty for its comprehensive study. It concerns especially the turnover of heavy metals (HM), which exist in natural waters and bottom sediments as assigned to various chemical forms. The contamination with heavy metals occurs from many sources such as dry and wet precipitation, atmospheric deposition from smelting operations, soils and
104
