«Свободная поверхность» мантии как индикатор

Âåñòíèê ÄÂÎ ÐÀÍ. 2006. ¹ 1
Ãåîëîãèÿ, ãåîôèçèêà
Â.Í.ÑÅÍÀ×ÈÍ
«Ñâîáîäíàÿ ïîâåðõíîñòü»
ìàíòèè êàê èíäèêàòîð
ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
(íà ïðèìåðå Îõîòîìîðñêîãî ðåãèîíà)
Ðàññìàòðèâàþòñÿ âîïðîñû èçó÷åíèÿ ãëóáèííîãî ïëîòíîñòíîãî ñòðîåíèÿ è èçîñòàòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ
òåêòîíîñôåðû Çåìëè ïî àíîìàëèÿì ãëóáèíû «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè (ÑÏÌ). Äàåòñÿ ñðàâíåíèå ðàçíûõ ìåòîäîâ èçó÷åíèÿ èçîñòàçèè Çåìëè. Ïîêàçàíû âîçìîæíîñòè ìåòîäà èçó÷åíèÿ ãëóáèíû ÑÏÌ â àêòèâíûõ
îêðàèíàõ Äàëüíåãî Âîñòîêà íà ïðèìåðå Îõîòîìîðñêîãî ðåãèîíà.
«Free surface» of the mantle as an indicator of geodynamic processes with reference to the Sea of Okhotsk
region. V.N.SENACHIN (Institute of Marine Geology and Geophysics, FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk).
Problems of study of the deep density structure and isostatic state of the Earth tectonosphere on the basis of
anomalies of the mantle «free surface» depth are considered. Comparison of different methods of investigation of the
Earth isostasy is given. Resources of the method of investigation of the mantle «free surface» depth in active margins of
the Far East with reference to the Sea of Okhotsk region are shown.
«Ñâîáîäíàÿ ïîâåðõíîñòü» ìàíòèè (ÑÏÌ) – îäíà èç õàðàêòåðèñòèê èçîñòàòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ çåìíîé ïîâåðõíîñòè. Îíà ïîêàçûâàåò, íàñêîëüêî ïîäíÿòà èëè îïóùåíà çåìíàÿ êîðà îòíîñèòåëüíî íîðìàëüíîãî ïîëîæåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî îäíîðîäíîé ìàíòèè
çàäàííîé ïëîòíîñòè.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçó÷åíèþ ýòèõ àíîìàëèé óäåëÿþò ìàëî âíèìàíèÿ. Ïðè÷èíîé òîãî,
âåðîÿòíî, ÿâëÿåòñÿ íåäîñòàòî÷íî âûñîêàÿ äëÿ ðàñ÷åòà ÑÏÌ òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ ñòðîåíèÿ çåìíîé êîðû. Òåì íå ìåíåå, êàê ïîêàçûâàþò íåìíîãî÷èñëåííûå èññëåäîâàíèÿ,
âûïîëíåííûå ñîâåòñêèìè [1–3, 10], à òàêæå çàðóáåæíûìè èññëåäîâàòåëÿìè [14], àíîìàëèè
ÑÏÌ äàþò íàì äîïîëíèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ î íåîäíîðîäíîñòÿõ òåêòîíîñôåðû, êîòîðàÿ íå
âñåãäà îêàçûâàåòñÿ äîñòóïíà ñåéñìè÷åñêèì è ãðàâèòàöèîííûì ìåòîäàì èçó÷åíèÿ Çåìëè.
«Ñâîáîäíàÿ ïîâåðõíîñòü» ìàíòèè
êàê õàðàêòåðèñòèêà èçîñòàòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ
«Ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòüþ» ìàíòèè íàçûâàåòñÿ ãèïîòåòè÷åñêàÿ ïîâåðõíîñòü
òâåðäîé Çåìëè, îáðàçóåìàÿ ìàíòèåé ïðè èçîñòàòè÷åñêîì ñíÿòèè ñ íåå íàãðóçêè çåìíîé êîðû
(âêëþ÷àÿ âîäíûé ñëîé). Ðåàëüíî íà Çåìëå òàêóþ ïîâåðõíîñòü ìû íàáëþäàòü íèãäå íå ìîæåì, íî åå ìîæíî ðàññ÷èòàòü. Ïîÿñíèì ýòî íà ïðèìåðàõ.
Êàê èçâåñòíî, çåìíàÿ êîðà – âåðõíÿÿ îáîëî÷êà òâåðäîé Çåìëè, îòëè÷àþùàÿñÿ ïî âåùåñòâåííîìó ñîñòàâó îò íèæåëåæàùåé ìàíòèè, – ïî÷òè âåçäå èçîñòàòè÷åñêè ñêîìïåíñèðîâàíà.
Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî íà êàêîì-òî îïðåäåëåííîì óðîâíå â ãëóáèíå Çåìëè, íàçûâàåìîì óðîâíåì
ÑÅÍÀ×ÈÍ Âëàäèìèð Íèêîëàåâè÷ – êàíäèäàò ãåîëîãî-ìèíåðàëîãè÷åñêèõ íàóê (Èíñòèòóò ìîðñêîé ãåîëîãèè è
ãåîôèçèêè ÄÂÎ ÐÀÍ, Þæíî-Ñàõàëèíñê).
18
èçîñòàòè÷åñêîé êîìïåíñàöèè, ëèòîñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå, ñîçäàâàåìîå âûøåëåæàùåé òîëùåé âåùåñòâà, âñþäó îäèíàêîâî.
Ðåëüåô çåìíîé ïîâåðõíîñòè ñîçäàåò ãèãàíòñêèå àíîìàëèè ëèòîñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ, äëÿ âûðàâíèâàíèÿ êîòîðûõ òðåáóþòñÿ òàêèå æå ìàññû âåùåñòâà ñ àíîìàëüíîé ïëîòíîñòüþ îáðàòíîãî çíàêà. Èçó÷åíèå ãëóáèííîãî ñòðîåíèÿ Çåìëè ñåéñìè÷åñêèìè ìåòîäàìè ïîêàçàëî, ÷òî èçîñòàòè÷åñêîå âûðàâíèâàíèå íåîäíîðîäíîñòåé
ðåëüåôà ïîâåðõíîñòè íàøåé ïëàíåòû âûïîëíÿåòñÿ â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ â ñîîòâåòñòâèè ñ èçîñòàòè÷åñêîé ìîäåëüþ Ýðè.
Äàííàÿ ìîäåëü ïðåäïîëàãàåò, ÷òî áëîêè
çåìíîé êîðû, èìåþùèå ðàçíóþ ìîùíîñòü, êàê áû ïëàâàþò â ïîäñòèëàþùåé èõ
ìàíòèè, ïîãðóæàÿñü â íåå òåì áîëüøå,
÷åì áîëüøå ìîùíîñòü êîðû (ðèñ. 1À).
Âåðòèêàëüíîå ïîëîæåíèå áëîêîâ çåìíîé
êîðû îïðåäåëÿåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ èçâåñòíûì çàêîíîì Àðõèìåäà. ×òîáû ýòà ìîäåëü ðàáîòàëà, â ìàíòèè äîëæåí ñóùåñòâîâàòü ñëîé ïîíèæåííîé âÿçêîñòè, ñïîñîáíûé îòíîñèòåëüíî áûñòðî ìåíÿòü ñâîþ
ôîðìó – «òå÷ü», êàê æèäêîñòü. Òàêîé ñëîé
íàçâàëè àñòåíîñôåðîé. Ïîíà÷àëó ñ÷èòàëè, ÷òî îí ðàñïîëàãàåòñÿ ïðÿìî ïîä çåìíîé êîðîé.
Åñëè â ìîäåëè, ïðåäñòàâëåííîé íà Ðèñ. 1. Ê ïîÿñíåíèþ ïîíÿòèÿ «ñâîáîäíàÿ ïîâåðõíîñòü»
ìàíòèè â ðàçíûõ ìîäåëüíûõ ïðåäñòàâëåíèÿõ èçîñòàçèè.
ðèñ. 1À, êàêîé-íèáóäü èç áëîêîâ çåìíîé À – êëàññè÷åñêàÿ ìîäåëü èçîñòàçèè çåìíîé êîðû ïî ñõåìå
êîðû óáðàòü, òî íà ìåñòå áëîêà âîçíèê- Ýðè. Á – ïîäúåì àñòåíîñôåðû äî óðîâíÿ ÑÏÌ ïðè ñíÿòèè
íåò äåôèöèò äàâëåíèÿ, ïîä âëèÿíèåì êî- íàãðóçêè îäíîãî èç áëîêîâ çåìíîé êîðû â ìîäåëè èçîñòàÝðè.  – ìîäåëü èçîñòàçèè áëîêîâ ëèòîñôåðû ñ ìàíòèòîðîãî àñòåíîñôåðíàÿ ìàíòèÿ ïîäíèìåò- çèè
åé ðàçíîé ïëîòíîñòè: áëîê, èìåþùèé àíîìàëüíîå óïëîòíåñÿ äî îïðåäåëåííîãî óðîâíÿ, äîñòàòî÷- íèå â ëèòîñôåðå ïîä êîðîé, ïîãðóæàåòñÿ â àñòåíîñôåðó ãëóáíîãî äëÿ åãî âûðàâíèâàíèÿ (ðèñ. 1Á). Äàí- æå äðóãèõ, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ åãî ãëóáèíû «ñâîíûé óðîâåíü è áóäåò òåì ñàìûì óðîâ- áîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè. ÓÌ – óðîâåíü ìîðÿ, ÓÊ –
íåì «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè, óðîâåíü èçîñòàòè÷åñêîé êîìïåíñàöèè
î êîòîðîì ìû ãîâîðèì. Òîò æå óðîâåíü
ÑÏÌ ìîæíî ïîëó÷èòü äðóãèì ñïîñîáîì – óïëîòíèòü êîðó äî ïëîòíîñòè ìàíòèè. Òàêîå
îáúÿñíåíèå ÑÏÌ äàåò Ì.Ê.Êàáàí [3]. È òîò è äðóãîé ñïîñîáû îïðåäåëåíèÿ ÑÏÌ îñíîâàíû
íà çàêîíå âûðàâíèâàíèÿ äàâëåíèÿ íà óðîâíå èçîñòàòè÷åñêîé êîìïåíñàöèè. Èñõîäÿ èç ýòîãî
çàêîíà íåòðóäíî ðàññ÷èòàòü ãëóáèíó ðàñïîëîæåíèÿ ÑÏÌ â êàêîé-ëèáî òî÷êå Çåìëè:
D = Hm −
1 k
∑ ( ρ i ⋅ M i ),
ρм 1
(1)
ãäå D – ãëóáèíà ÑÏÌ, Hm – ãëóáèíà ãðàíèöû Ìîõî (íèæíÿÿ ãðàíèöà çåìíîé êîðû); ρì –
ïëîòíîñòü ìàíòèè; ρi , Mi – ñîîòâåòñòâåííî ïëîòíîñòü è ìîùíîñòü i-ãî ñëîÿ çåìíîé êîðû â
ðàñ÷åòíîé òî÷êå (âîäíûé ñëîé ñþäà òàêæå âêëþ÷àåòñÿ); k – êîëè÷åñòâî ñëîåâ çåìíîé êîðû,
èìåþùèõ ðàçíóþ ïëîòíîñòü.
19
Äàëüíåéøåå èçó÷åíèå ãëóáèííîãî ñòðîåíèÿ Çåìëè ïîêàçàëî, ÷òî àñòåíîñôåðà ðàñïîëàãàåòñÿ íå ïðÿìî ïîä êîðîé, à íåñêîëüêî ãëóáæå â ìàíòèè. Ïîýòîìó â èçîñòàòè÷åñêîì ïðîöåññå
ó÷àñòâóåò íå òîëüêî êîðà, íî è ïîäñòèëàþùàÿ êîðó ìàíòèÿ, êîòîðàÿ âìåñòå ñ íåé îáðàçóåò
òâåðäóþ îáîëî÷êó Çåìëè, íàçûâàåìóþ ëèòîñôåðîé. Òâåðäàÿ ëèòîñôåðíàÿ ìàíòèÿ ìîæåò
áûòü íåîäíîðîäíîé ïî ïëîòíîñòè, ÷òî â èçîñòàòè÷åñêè ñêîìïåíñèðîâàííîé ëèòîñôåðå îáÿçàòåëüíî îòðàçèòñÿ â ãëóáèííîì ïîëîæåíèè «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè (ðèñ. 1Â). Âåðîÿòíî, è âåðõíÿÿ ÷àñòü àñòåíîñôåðû, èìåþùàÿ ëàòåðàëüíûå âàðèàöèè òåìïåðàòóðû, òàêæå
ìîæåò îêàçûâàòü âëèÿíèå íà ãëóáèííîå ïîëîæåíèå ÑÏÌ.
Òàêèì îáðàçîì, ãëóáèíà ÑÏÌ äàåò íàì èíôîðìàöèþ î ìàíòèéíûõ ïëîòíîñòíûõ
íåîäíîðîäíîñòÿõ, ðàñïîëîæåííûõ âûøå óðîâíÿ èçîñòàòè÷åñêîé êîìïåíñàöèè, êîòîðûé, ïî
îöåíêàì ãåîôèçèêîâ, íà áîëüøåé ÷àñòè çåìíîé ïîâåðõíîñòè íàõîäèòñÿ íà ãëóáèíå îêîëî
100 êì.
Ïðè èçó÷åíèè èçîñòàçèè îáû÷íî èñïîëüçóþò àíîìàëèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ è àíîìàëèè äàâëåíèÿ, ðåæå – àíîìàëèè ÑÏÌ. Ïîïðîáóåì îïðåäåëèòü, êàê ñîîòíîñÿòñÿ àíîìàëèè
ÑÏÌ ñ äðóãèìè õàðàêòåðèñòèêàìè èçîñòàòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ.
Êàê óæå îòìå÷àëîñü, òåîðèÿ èçîñòàçèè ïðåäïîëàãàåò, ÷òî âñå íåîäíîðîäíîñòè ðåëüåôà
çåìíîé ïîâåðõíîñòè, ñîçäàþùèå ðàçíóþ íàãðóçêó íà íèæåëåæàùèå ñëîè, êîìïåíñèðóþòñÿ
â íèæíåé ÷àñòè êîðû àíîìàëüíûìè ìàññàìè îáðàòíîãî çíàêà, íî ðàâíûìè ïî âåëè÷èíå.
 ãðàâèòàöèîííîì ïîëå òàêèå ìàññû êîìïåíñèðóþò äðóã äðóãà, è îñòàåòñÿ íåáîëüøàÿ àíîìàëèÿ, ñâÿçàííàÿ ñ ðàçíûì ðàññòîÿíèåì ìàññ íàãðóçêè è ìàññ êîìïåíñàöèè äî òî÷êè íàáëþäåíèÿ, â êîòîðîé èçìåðåíî ïîëå. Ýòó àíîìàëèþ ìîæíî òàêæå óáðàòü, åñëè ðàññ÷èòàòü
âëèÿíèå ìàññ íàãðóçêè è ìàññ êîìïåíñàöèè â òî÷êå íàáëþäåíèÿ è âû÷åñòü åãî èç êðèâîé
ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ. Ïðè ýòîì åñëè ðåëüåô çåìíîé ïîâåðõíîñòè íàì õîðîøî èçâåñòåí,
òî ðàñïîëîæåíèå êîìïåíñàöèîííûõ ìàññ ìîæåò ñèëüíî îòëè÷àòüñÿ îò òîãî, ÷òî ìû ïðåäïîëàãàåì. Òåì íå ìåíåå èçîñòàòè÷åñêèå àíîìàëèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ â ñêîìïåíñèðîâàííûõ ðàéîíàõ ïîëó÷àþòñÿ áëèçêèìè ê íóëåâûì çíà÷åíèÿì. Òàêèì îáðàçîì, ïî ýòèì àíîìàëèÿì â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ìû ìîæåì îïðåäåëèòü èçîñòàòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ðåãèîíà, äàæå
íå çíàÿ ïëîòíîñòíîãî ñòðîåíèÿ çåìíîé êîðû.
Àíîìàëèè äàâëåíèÿ ðàññ÷èòûâàþòñÿ íà êàêîì-òî óðîâíå ãëóáèíû ëèòîñôåðû. Ïðè èçó÷åíèè èçîñòàçèè ýòîò óðîâåíü äîëæåí áûòü íå ìåíüøå ñàìîé ãëóáîêîé òî÷êè çåìíîé êîðû.
Ïîýòîìó ðàñ÷åò àíîìàëèé äàâëåíèÿ òðåáóåò ïîëíîãî çíàíèÿ ïëîòíîñòíîãî ñòðîåíèÿ çåìíîé
êîðû è íèæåëåæàùåé ìàíòèè. Ïðèâåäåì ïðîñòåéøóþ ôîðìóëó äëÿ âû÷èñëåíèÿ ýòèõ àíîìàëèé:
k
∆P = P0 − g н ∑ ( ρ i ⋅ M i ),
1
(2)
ãäå P0 – íåêîòîðîå íîðìàëüíîå çíà÷åíèå äàâëåíèÿ, îò êîòîðîãî ðàññ÷èòûâàåòñÿ âåëè÷èíà
àíîìàëèè, gí – íîðìàëüíîå çíà÷åíèå ñèëû òÿæåñòè (çàâèñèò îò óðîâíÿ ðàñïîëîæåíèÿ àíîìàëüíûõ ìàññ, íî â ïðåäåëàõ çåìíîé êîðû åãî ìîæíî ïðèíèìàòü ïîñòîÿííûì), ρi , Mi –
ñîîòâåòñòâåííî ïëîòíîñòü è ìîùíîñòü i-ãî ñëîÿ ëèòîñôåðû â ðàñ÷åòíîé òî÷êå. Ìîùíîñòü
ïîñëåäíåãî ñëîÿ îãðàíè÷èâàåòñÿ çàäàííîé ãëóáèíîé ðàñ÷åòà äàâëåíèÿ.
Âû÷èñëèâ àíîìàëèè äàâëåíèÿ â çåìíîé êîðå, ìû íå âñåãäà ìîæåì ñ óâåðåííîñòüþ ñêàçàòü, íàõîäèòñÿ ëè äàííûé ðåãèîí â ñêîìïåíñèðîâàííîì ñîñòîÿíèè èëè íåò, òàê êàê î÷åíü
÷àñòî êîìïåíñàöèîííûå ìàññû ðàñïîëàãàþòñÿ â ëèòîñôåðå ïîä êîðîé. Ðàñ÷åò äàâëåíèÿ â
ìàíòèè òðåáóåò òî÷íûõ îöåíîê èçìåíåíèÿ ïëîòíîñòè â íåé, êîòîðûå ïðîâîäÿòñÿ ïî ñêîðîñòÿì ñåéñìè÷åñêèõ âîëí, íî çà÷àñòóþ ñäåëàòü òàêóþ îöåíêó íåâîçìîæíî.
Àíîìàëèè ãëóáèíû ÑÏÌ ïî ñóòè ñâîåé íåñóò òó æå èíôîðìàöèþ, ÷òî è àíîìàëèè äàâëåíèÿ, ðàññ÷èòàííûå òîëüêî äëÿ çåìíîé êîðû. Ýòî âèäíî õîòÿ áû èç ôîðìóë (1) è (2), ïî
êîòîðûì îíè âû÷èñëÿþòñÿ. Îäíàêî àíîìàëèè ÑÏÌ ïðåäñòàâëÿþòñÿ áîëåå óäîáíûìè â ïðèìåíåíèè ïî ðÿäó ïðè÷èí. Âî-ïåðâûõ, îíè èçìåðÿþòñÿ â åäèíèöàõ ãëóáèíû (êèëîìåòðàõ èëè
20
ìåòðàõ), ÷òî ïðèäàåò èì ïîíÿòíûé ôèçè÷åñêèé ñìûñë. Âî-âòîðûõ, êàê áóäåò ïîêàçàíî
íèæå, îíè ïîçâîëÿþò ó÷åñòü âëèÿíèå àíîìàëèé òåìïåðàòóðû, êîòîðûå ñâÿçàíû ñ ýôôåêòîì ïîñòîÿííîãî îõëàæäåíèÿ ëèòîñôåðû è íàìíîãî ïðåâûøàþò âñå äðóãèå àíîìàëèè.
 òðåòüèõ, â ñî÷åòàíèè ñ èçîñòàòè÷åñêèìè àíîìàëèÿìè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ îíè äàþò
âîçìîæíîñòü ïîëó÷èòü êîëè÷åñòâåííóþ îöåíêó èçîñòàòè÷åñêè ñêîìïåíñèðîâàííûõ àíîìàëèé â ìàíòèè.
ÑÏÌ íà êîíòèíåíòàõ è îêåàíàõ: îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè
Íàèáîëåå ïîëíîå èçó÷åíèå ÑÏÌ â îêåàíàõ è íà êîíòèíåíòàõ áûëî ïðîâåäåíî ãðóïïîé èññëåäîâàòåëåé ïîä ðóêîâîäñòâîì Ì.Å.Àðòåìüåâà [1–3, 10]. Îíè ïîêàçàëè, ÷òî äàæå â
òåêòîíè÷åñêè ñòàáèëüíûõ ðåãèîíàõ ãëóáèíà ÑÏÌ ìîæåò çíà÷èòåëüíî èçìåíÿòüñÿ. Ýòî ãîâîðèò î êðóïíûõ ëàòåðàëüíûõ èçìåíåíèÿõ ïëîòíîñòè â âåðõíåé ìàíòèè.
 ðåëüåôå îêåàíè÷åñêîãî äíà, êàê èçâåñòíî, íàáëþäàåòñÿ çàâèñèìîñòü ãëóáèíû äíà îò âîçðàñòà çåìíîé êîðû [8, 11
è äð.]. Ïðè ýòîì ìîùíîñòü êîðû îñòàåòñÿ
íåèçìåííîé è èçîñòàòè÷åñêîå ðàâíîâåñèå
íå íàðóøåíî. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî îõëàæäåíèåì îêåàíè÷åñêîé ëèòîñôåðû ïî ìåðå
åå ñòàðåíèÿ è óäàëåíèÿ îò ñðåäèííî-îêåàíè÷åñêîãî õðåáòà, ãäå îíà çàðîæäàåòñÿ. Îõëàæäåíèå ïðèâîäèò ê ïîíèæåíèþ òåìïåðàòóðû â âåðõíåé ìàíòèè è, ñîîòâåòñòâåííî, åå óïëîòíåíèþ. Ýòî óïëîòíåíèå îòðàæàåòñÿ â ãëóáèíå ÑÏÌ. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ãëóáèíû ÑÏÌ îò âîçðàñòà êîðû â îêåàíè÷åñêîé ëèòîñôåðå, ïîëó- Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ãëóáèíû «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè
÷åííàÿ ïî ðàñ÷åòàì Ì.Ê.Êàáàíà ñ êîëëå- ìàíòèè» îò âîçðàñòà îêåàíè÷åñêîé ëèòîñôåðû [3]
ãàìè [1, 3]. Ýòà çàâèñèìîñòü õîðîøî îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì D = 2,5 + 0,214 T , ãäå T – âîçðàñò ëèòîñôåðû, èçìåðÿåìûé â ìèëëèîíàõ ëåò. Ñàìà ôîðìóëà ñëåäóåò èç ìîäåëè îõëàæäàþùåãîñÿ ïîëóïðîñòðàíñòâà [8, 14], êîòîðàÿ óäîâëåòâîðèòåëüíî îáúÿñíÿåò ïðîöåññ îõëàæäåíèÿ ìàíòèè â òå÷åíèå ïåðâûõ 70 ìëí ëåò
ïîñëå åå îáðàçîâàíèÿ.  îêåàíè÷åñêîé ëèòîñôåðå ñòàðøå 70 ìëí ëåò òåïëîâîé ïîòîê ñòàáèëèçèðóåòñÿ [11, 13] è ãëóáèíà ÑÏÌ îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííîé, ðàñïîëàãàÿñü íà óðîâíå
îêîëî 4,5 êì. Òàêèì îáðàçîì, çà ñ÷åò òåðìàëüíîãî îõëàæäåíèÿ ãëóáèíà ÑÏÌ óâåëè÷èâàåòñÿ
îò 2,5 äî 4,5 êì, ò.å. íà 2 êì.
Êîíòèíåíòàëüíàÿ ëèòîñôåðà èìååò ãîðàçäî áîëåå ñëîæíîå ñòðîåíèå è ïðîèñõîæäåíèå.
Îäíàêî â íåé òàêæå íàáëþäàåòñÿ ýôôåêò îõëàæäåíèÿ, îòñ÷èòûâàåìûé ñî âðåìåíè òåêòîíè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèè, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â êà÷åñòâåííîé çàâèñèìîñòè ãëóáèíû ÑÏÌ îò òåìïåðàòóðû â ïîäîøâå êîðû [2, 3]. Êðîìå òîãî, îòìå÷àåòñÿ ãëîáàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ãëóáèíû ÑÏÌ
îò ìîùíîñòè çåìíîé êîðû, óêàçûâàþùàÿ íà òî, ÷òî ïëîòíîñòü ìàíòèè ïîä ãîðàìè âûøå, ÷åì
â ïëàòôîðìåííûõ îáëàñòÿõ.
 ãëóáîêîâîäíûõ êîòëîâèíàõ îêðàèííûõ ìîðåé Àçèàòñêî-Òèõîîêåàíñêîé îêðàèíû âûäåëÿþòñÿ àíîìàëèè ÑÏÌ, íå ñâÿçàííûå ñ îõëàæäåíèåì ìàíòèè. Òàê, ïî ðàñ÷åòàì Ò.Âàòàíàáå ñ
ñîàâòîðàìè [14], ãëóáèíà ÑÏÌ â ýòèõ ñòðóêòóðàõ âñåãäà áîëüøå, ÷åì â îêåàíå, ïðèìåðíî íà
1 êì ïðè îäèíàêîâûõ âåëè÷èíàõ òåïëîâîãî ïîòîêà. Ýòè àíîìàëèè ïðîÿâëÿþòñÿ äàæå â ãëóáèíå ìîðñêîãî äíà, ÷òî áûëî îòìå÷åíî Ä.Õýéñîì [9]. Îíè ãîâîðÿò î êðóïíîì èçîñòàòè÷åñêè
ñêîìïåíñèðîâàííîì óïëîòíåíèè â âåðõíåé ìàíòèè.
21
 íàñòîÿùåå âðåìÿ íåò îáîñíîâàííîãî îáúÿñíåíèÿ ñóùåñòâîâàíèÿ äàííîãî óïëîòíåíèÿ, åãî ïðèðîäû è ãëóáèííîãî ðàñïîëîæåíèÿ. Äëÿ ïîèñêà ðåøåíèÿ âñåõ âîïðîñîâ, ñâÿçàííûõ ñ ýòèì óïëîòíåíèåì, àâòîð ïðîâåë ðàñ÷åòû ïëîùàäíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ àíîìàëèé ãëóáèíû ÑÏÌ â Îõîòîìîðñêîì ðåãèîíå. Íî ïðåæäå ÷åì ïåðåéäåì ê ðàññìîòðåíèþ ðåçóëüòàòîâ ýòèõ ðàñ÷åòîâ, îïðåäåëèì âåðîÿòíûå ïðè÷èíû îáðàçîâàíèÿ àíîìàëèé ÑÏÌ, à òàêæå
ñïîñîáû èõ ðàñïîçíàâàíèÿ.
Âåðîÿòíàÿ ïðèðîäà àíîìàëèé ÑÏÌ
Àíîìàëüíîå ïîëîæåíèå ÑÏÌ â êàêîì-ëèáî ðåãèîíå ïîêàçûâàåò, ÷òî äàííûé ðåãèîí ëèáî ìîæåò áûòü èçîñòàòè÷åñêè íåñêîìïåíñèðîâàí, ëèáî èìååò ïëîòíîñòíûå íåîäíîðîäíîñòè â ìàíòèè âûøå óðîâíÿ èçîñòàòè÷åñêîé êîìïåíñàöèè. Ïëîòíîñòíûå íåîäíîðîäíîñòè ìîãóò
îáðàçîâûâàòüñÿ ïðè îòêëîíåíèÿõ òåìïåðàòóðû ëèáî âåùåñòâåííîãî ñîñòàâà îò
íåêîòîðîãî íîðìàëüíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, âñå íàáëþäàåìûå àíîìàëèè ÑÏÌ ïî ñâîåìó ïðîèñõîæäåíèþ
ìû ìîæåì ðàçäåëèòü íà 3 âèäà (ðèñ. 3):
1) âûçâàííûå èçîñòàòè÷åñêîé íåñêîìïåíñèðîâàííîñòüþ (àíîìàëèè ìàññû),
2) èçîñòàòè÷åñêè ñêîìïåíñèðîâàííûå
àíîìàëèè ïëîòíîñòè, îáóñëîâëåííûå âåùåñòâåííûìè íåîäíîðîäíîñòÿìè (àíîìàëèè âåùåñòâà), 3) èçîñòàòè÷åñêè ñêîìïåíÐèñ. 3. Âåðîÿòíàÿ ïðèðîäà àíîìàëèé «ñâîáîäíîé ïîâåðõñèðîâàííûå àíîìàëèè ïëîòíîñòè, âûçâàííîñòè» ìàíòèè
íûå ëàòåðàëüíûìè àíîìàëèÿìè òåìïåðàòóðû (àíîìàëèè òåìïåðàòóðû).
Áîëüøèíñòâî ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ â âåðõíåé ìàíòèè îêðàèííûõ ìîðåé, – ìàãìàòèçì, ôëþèäèçàöèÿ, êîíâåêöèÿ è äðóãèå – ìîãóò ïðèâîäèòü îäíîâðåìåííî êàê ê èçîñòàòè÷åñêîé íåñêîìïåíñèðîâàííîñòè, òàê è ê îáðàçîâàíèþ àíîìàëèé òåìïåðàòóðû è âåùåñòâà.
Âñå ýòè 3 âèäà àíîìàëèé, ïðè èõ âåðîÿòíîì îäíîâðåìåííîì âîçíèêíîâåíèè, ðàçëè÷àþòñÿ
ïî äëèòåëüíîñòè ñóùåñòâîâàíèÿ. Èçîñòàòè÷åñêèå íàðóøåíèÿ (àíîìàëèè ìàññû) â ðåãèîíàëüíûõ ñòðóêòóðàõ îáû÷íî áûñòðî âîññòàíàâëèâàþòñÿ (â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ òûñÿ÷ ëåò); àíîìàëèè òåìïåðàòóðû òàêæå ñî âðåìåíåì èñ÷åçàþò, íî âðåìÿ èõ ñóùåñòâîâàíèÿ áîëüøå, ÷åì
àíîìàëèé ìàññû: â çàâèñèìîñòè îò ãëóáèíû ïîÿâëåíèÿ îíè ìîãóò ñóùåñòâîâàòü â òå÷åíèå
íåñêîëüêèõ ìèëëèîíîâ èëè äåñÿòêîâ ìèëëèîíîâ ëåò. Àíîìàëèè âåùåñòâà, ïî-âèäèìîìó, ìîãóò «æèòü» âå÷íî, åñëè èõ íå íàðóøèò êàêîé-ëèáî íîâûé ïðîöåññ.
Ìîæíî ëè îïðåäåëèòü ïðèðîäó íàáëþäàåìîé àíîìàëèè ÑÏÌ â êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå? Àíîìàëèè ìàññû, âûçûâàþùèå íàðóøåíèå èçîñòàçèè, âñåãäà ïðîÿâëÿþòñÿ â èçîñòàòè÷åñêèõ àíîìàëèÿõ ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ. Åñëè òàêèõ àíîìàëèé íåò, òî ñëåäóåò ïðåäïîëàãàòü íàëè÷èå òåìïåðàòóðíîé èëè âåùåñòâåííîé àíîìàëèè. Ðàçëè÷èòü ýòè òèïû àíîìàëèé èíîãäà áûâàåò
âîçìîæíî, èñïîëüçóÿ «âðåìåííûé» õàðàêòåð òåìïåðàòóðíûõ àíîìàëèé ÑÏÌ: ëþáîé èçëèøåê
òåïëà, âîçíèêàþùèé â ëèòîñôåðå, ñî âðåìåíåì áóäåò âûíåñåí èç íåå ÷åðåç ïîâåðõíîñòü Çåìëè.
Îäíàêî íà ýòî ìîãóò ïîòðåáîâàòüñÿ ìèëëèîíû ëåò. Ïðÿìîå íàáëþäåíèå òàêèõ ïðîöåññîâ ÷åëîâåêó íåäîñòóïíî. Âìåñòå ñ òåì, âîîðóæèâøèñü ïðèíöèïîì àêòóàëèçìà, ìîæíî íàáëþäàòü îäèí
è òîò æå ïðîöåññ íà ðàçíûõ ñòàäèÿõ åãî ðàçâèòèÿ, ïðîèñõîäÿùèé â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ðàçíûõ
ìåñòàõ. Òàêèå íàáëþäåíèÿ äàäóò íàì èíôîðìàöèþ î ïîëíîì ðàçâèòèè ïðîöåññà, âêëþ÷àÿ õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ãåîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, òàêèõ êàê ãðàâèòàöèîííîå ïîëå, òåïëîâîé ïîòîê,
ãëóáèíà «ñâîáîäíîé ìàíòèè». Â äàëüíåéøåì ýòè ïàðàìåòðû ïîìîãóò íàì îïðåäåëèòü ñòåïåíü
ðàçâèòèÿ òåêòîíè÷åñêîãî ïðîöåññà â ìàëîèçó÷åííûõ ñòðóêòóðàõ àíàëîãè÷íîãî òèïà è, ñîîòâåòñòâåííî, èõ ïëîòíîñòíîå ñòðîåíèå.
22
Òàêèì îáðàçîì, ïðè îïðåäåëåíèè ïðèðîäû íàáëþäàåìûõ àíîìàëèé ÑÏÌ íàì íåîáõîäèìî ïðèâëåêàòü äîïîëíèòåëüíî äàííûå ïî èçîñòàòè÷åñêèì àíîìàëèÿì ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ,
äàííûå ïî òåïëîâîìó ïîòîêó, à òàêæå æåëàòåëüíî èìåòü èíôîðìàöèþ î ïðîöåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ â èçó÷àåìîì ðåãèîíå, è èõ äëèòåëüíîñòè.
Àíîìàëèè ÑÏÌ îêðàèííûõ ìîðåé
Äàëüíåâîñòî÷íûå îêðàèííûå ìîðÿ ðàñïîëîæåíû â çîíå Òèõîîêåàíñêîãî àêòèâíîãî ïîÿñà, ãäå â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîèñõîäÿò òåêòîíè÷åñêèå ïðîöåññû ïëàíåòàðíîãî ìàñøòàáà, îïðåäåëÿþùèå ñòðîåíèå âñåé çåìíîé ïîâåðõíîñòè. Ýòî çîíà ñòîëêíîâåíèÿ êðóïíåéøèõ ëèòîñôåðíûõ ïëèò, êîòîðîå ïðèâåëî ê ïîääâèãó êðàÿ Òèõîîêåàíñêîé ïëèòû ïîä
åâðàçèàòñêèé ìàòåðèê. Äàííûé ïðîöåññ îõâàòûâàåò âñþ âåðõíþþ ìàíòèþ è ïîðîæäàåò â
íåé î÷åíü êðóïíûå ïëîòíîñòíûå àíîìàëèè. Ýòè àíîìàëèè, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðèâîäÿò ê ãîðèçîíòàëüíûì è âåðòèêàëüíûì ñìåùåíèÿì çåìíîé ïîâåðõíîñòè, îäíèì èç ïîðîæäåíèé
êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ Áåðèíãîâî, Îõîòñêîå, ßïîíñêîå è äðóãèå îêðàèííûå ìîðÿ.
Äíî îêðàèííûõ ìîðåé òàêæå ðàçíîðîäíî: â íåì ïðèñóòñòâóþò ãëóáîêîâîäíûå è ìåëêîâîäíûå áàññåéíû, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ðàçíûì óðîâíåì àíîìàëèé ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ,
ïîâåðõíîñòíîãî òåïëîâîãî ïîòîêà è äðóãèõ ïàðàìåòðîâ. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â îêðàèííûõ
ìîðÿõ ïðîèñõîäèò ïðåîáðàçîâàíèå ìîùíîé êîíòèíåíòàëüíîé çåìíîé êîðû â òîíêóþ îêåàíè÷åñêóþ, îòëè÷àþùóþñÿ îò êîíòèíåíòàëüíîé òàêæå è ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó [4, 5 è äð.].
Óâåëè÷åíèå ãëóáèíû ÑÏÌ â ãëóáîêîâîäíûõ êîòëîâèíàõ îêðàèííûõ ìîðåé [14] ãîâîðèò
î íàëè÷èè èçîñòàòè÷åñêè ñêîìïåíñèðîâàííîãî óïëîòíåíèÿ, êîòîðîå ìîæåò áûòü ñâÿçàíî
ëèáî ñ äåñòðóêöèåé çåìíîé êîðû, ëèáî ñ ïðîöåññàìè áîëåå ãëîáàëüíîãî õàðàêòåðà, âûçâàííûìè ñóáäóêöèåé (ïîãðóæåíèåì) Òèõîîêåàíñêîé ïëèòû â ìàíòèþ.
×òîáû îïðåäåëèòü, êàêîé èç ïðîöåññîâ ïîðîæäàåò àíîìàëèþ ÑÏÌ, íåîáõîäèìî ïðåæäå
âñåãî óçíàòü, ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ëè äàííàÿ àíîìàëèÿ íà âñþ ïëîùàäü îêðàèííîãî ìîðÿ èëè
òîëüêî íà ãëóáîêîâîäíûå êîòëîâèíû. Îòâåò íà ýòîò âîïðîñ äàñò íàì èíôîðìàöèþ î ãëóáèííîì ðàñïîëîæåíèè àíîìàëèè ÑÏÌ: â ñëó÷àå îãðàíè÷åííîñòè åå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ãëóáîêîâîäíûìè êîòëîâèíàìè ìîæíî ñ óâåðåííîñòüþ ñêàçàòü, ÷òî îíà âûçâàíà àíîìàëèÿìè, íå
âûõîäÿùèìè çà ðàìêè ëèòîñôåðû. Åñëè æå àíîìàëèÿ ÑÏÌ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ íà âñþ ïëîùàäü îêðàèííîãî ìîðÿ, òî åå ïðîèñõîæäåíèå ñëåäóåò ñâÿçûâàòü ñ ãëóáèííûìè ïðîöåññàìè,
îõâàòûâàþùèìè âñþ òåêòîíîñôåðó, âïëîòü äî ãðàíèöû íèæíåé ìàíòèè.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà àíîìàëèé ÑÏÌ â Îõîòîìîðñêîì ðåãèîíå ïîäðîáíî èçëîæåíû â ðàáîòå [6]. Çäåñü æå ðàññìîòðèì êðàòêî îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ, äåìîíñòðèðóþùèå âîçìîæíîñòè ìåòîäà èçó÷åíèÿ ÑÏÌ.
Ïî âñåé àêâàòîðèè Îõîòñêîãî ìîðÿ ïðîñëåæèâàåòñÿ îáùèé ôîí àíîìàëüíîãî óãëóáëåíèÿ
ïðèìåðíî íà 0,5 êì (ðèñ. 4), ÷òî óêàçûâàåò íà ãëóáèííîå âåðõíåìàíòèéíîå ïðîèñõîæäåíèå àíîìàëèè. Íà ýòîì ôîíå âûäåëÿþòñÿ çîíû óâåëè÷åííûõ äî +1,5 êì è óìåíüøåííûõ äî –0,5 êì
ãëóáèí. Âñå çîíû óâåëè÷åííîé ãëóáèíû ÑÏÌ ïðèóðî÷åíû ê äåïðåññèÿì â ðåëüåôå äíà, èìåþùèì, êàê ïðàâèëî, ïîâûøåííûé òåïëîâîé ïîòîê. Âñå îòðèöàòåëüíûå àíîìàëèè ÑÏÌ ðàñïîëîæåíû íà êîíòèíåíòàëüíîé èëè ñóáêîíòèíåíòàëüíîé êîðå è ïðèóðî÷åíû ê çîíàì ïîíèæåííîãî
òåïëîâîãî ïîòîêà. Êðîìå òîãî, áîëüøèíñòâî èç íèõ ñîñåäñòâóåò ñ ãëóáîêîâîäíûìè âïàäèíàìè.
Ðåãèîíàëüíûå àíîìàëèè ÑÏÌ â ïîäíÿòèÿõ è âïàäèíàõ, âåðîÿòíî, ñâÿçàíû ñ ïðîöåññîì
äåñòðóêöèè çåìíîé êîðû. Èõ ïðîèñõîæäåíèå ìîæíî îáúÿñíèòü íåðàâíîìåðíûì ïðîãðåâîì
ëèòîñôåðû, âûçâàííûì òåïëîâûì äèàïèðîì, ïîäúåìîì íàãðåòûõ ôëþèäîâ è âíåäðåíèåì
ìàãìàòè÷åñêèõ òåë â êîðó.
Ïîäúåì äèàïèðà ê ïîäîøâå ëèòîñôåðû ïðèâîäèò ê åå ïîñòåïåííîìó ïðîãðåâó ñíèçó
ââåðõ. Íà íà÷àëüíîì ýòàïå ýòîãî ïðîöåññà, ïîêà òåïëî, ïîñòóïàþùåå èç ïîäîøâû, íå äîñòèãëî ïîâåðõíîñòè Çåìëè (íà ÷òî òðåáóþòñÿ äåñÿòêè ìèëëèîíîâ ëåò), óðîâåíü ÑÏÌ áóäåò
ïîäíèìàòüñÿ ïðè íåèçìåííîé âåëè÷èíå òåïëîâîãî ïîòîêà. Ýòî ïðèâåäåò ê ïîÿâëåíèþ
23
Ðèñ. 4. Àíîìàëèè «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè â Îõîòîìîðñêîì ðåãèîíå
îòðèöàòåëüíîé àíîìàëèè ÑÏÌ. Çîíà òàêîãî ïðîãðåâà ïðåâûøàåò ïî ðàçìåðàì îáëàñòü áóäóùåé âïàäèíû. Íàä öåíòðàëüíîé ÷àñòüþ äèàïèðà ê ýòîìó ïðîöåññó äîáàâëÿåòñÿ êîíâåêòèâíûé
ïåðåíîñ òåïëà, îñóùåñòâëÿåìûé ïîäíèìàþùèìèñÿ â çåìíóþ êîðó ôëþèäàìè. Â ýòîé çîíå
îñóùåñòâëÿåòñÿ áûñòðûé ïðîãðåâ ëèòîñôåðû ïî âñåé åå ìîùíîñòè âïëîòü äî ïîâåðõíîñòè.
Òàêîé ïðîãðåâ ñîçäàåò ïîëîæèòåëüíóþ àíîìàëèþ ÑÏÌ.
Ôëþèäû, ïðîíèêàÿ â çåìíóþ êîðó, èçìåíÿþò åå âåùåñòâåííûé ñîñòàâ, ÷òî ïðèâîäèò ê åå
óïëîòíåíèþ, ñîêðàùåíèþ ìîùíîñòè è îáðàçîâàíèþ ãëóáîêîâîäíûõ êîòëîâèí [5]. Äàííûé
ïðîöåññ òàêæå ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ àíîìàëüíîé ãëóáèíû ÑÏÌ.  ðåçóëüòàòå æå âñåõ
ýòèõ ïðîöåññîâ ìû íàáëþäàåì óâåëè÷åííóþ ãëóáèíó ÑÏÌ â ãëóáîêîâîäíûõ êîòëîâèíàõ îêðàèííûõ ìîðåé è åå àíîìàëüíûé ïîäúåì íà îêðàèíàõ ýòèõ êîòëîâèí.
Ïîâñåìåñòíîå óãëóáëåíèå ÑÏÌ â Îõîòñêîì ìîðå óêàçûâàåò íà íàëè÷èå êðóïíîãî âåðõíåìàíòèéíîãî óïëîòíåíèÿ, ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ, âîçìîæíî, çà åãî ïðåäåëû íà ïðèëåãàþùèå
÷àñòè êîíòèíåíòà è îêåàíà. Ïðîèñõîæäåíèå ýòîé àíîìàëèè ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ ãëóáèííûìè
24
ïëîòíîñòíûìè íåîäíîðîäíîñòÿìè, âîçíèêàþùèìè â ïðîöåññå êîíâåêòèâíûõ òå÷åíèé âåðõíåé ìàíòèè, îäíèì èç ïðîÿâëåíèé êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ìåäëåííîå ïîãðóæåíèå êðàÿ Òèõîîêåàíñêîé ïëèòû â ãëóáü ìàíòèè – ñóáäóêöèÿ Òèõîîêåàíñêîé ïëèòû.
×òîáû îïðåäåëèòü ñòåïåíü âëèÿíèÿ íà ãëóáèíó ÑÏÌ ïëîòíîñòíûõ íåîäíîðîäíîñòåé,
ïîðîæäàåìûõ ïðîöåññîì ñóáäóêöèè, áûëà èññëåäîâàíà çàâèñèìîñòü àíîìàëèé ÑÏÌ è
èçîñòàòè÷åñêèõ îò ðàññòîÿíèÿ äî îñè æåëîáà.  ðåçóëüòàòå áûëî îáíàðóæåíî «ïðîãèáàíèå» ñðåäíåãî óðîâíÿ àíîìàëèé ÑÏÌ ñ ìàêñèìóìîì îêîëî 0,5 êì íà ðàññòîÿíèè 600–
700 êì îò îñè æåëîáà. Èçîñòàòè÷åñêèå ãðàâèòàöèîííûå àíîìàëèè õàðàêòåðèçóþòñÿ íàðàñòàíèåì ñðåäíåãî óðîâíÿ ñ ìàêñèìóìîì îêîëî +2,5⋅10-4 ì/ñ2 íà òîé æå îòìåòêå ðàññòîÿíèÿ
äî æåëîáà. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ äàííûõ ìîæíî ïðåäïîëîæèòü â âåðõíåé ìàíòèè Îõîòñêîãî ìîðÿ íàëè÷èå óïëîòíåííîãî, ÷àñòè÷íî íåñêîìïåíñèðîâàííîãî ñëîÿ. Ïðè ýòîì åãî
óðàâíîâåøåííàÿ ÷àñòü ïðîÿâëÿåòñÿ â àíîìàëèÿõ ÑÏÌ, à íåñêîìïåíñèðîâàííàÿ, ñîñòàâëÿþùàÿ ïðèìåðíî 20-25% îò îáùåé ìàññû, – â èçîñòàòè÷åñêèõ àíîìàëèÿõ ãðàâèòàöèîííîãî
ïîëÿ.
Ó÷àñòèå âñåãî âåðõíåìàíòèéíîãî áëîêà â èçîñòàòè÷åñêîì ïðîöåññå ãîâîðèò î ãëóáèííîì
õàðàêòåðå èçîñòàçèè ñ óðîâíåì èçîñòàòè÷åñêîé êîìïåíñàöèè â íèæíåé ìàíòèè [12]. Åñëè ïðè
ýòîì ïðîèñõîäèò òàêæå èçîñòàòè÷åñêîå âûðàâíèâàíèå â àñòåíîñôåðå, òî ïîëó÷àåòñÿ ñèñòåìà 2óðîâíåâîé èçîñòàçèè, êîòîðàÿ áóäåò ðàáîòàòü êàê ìåõàíèçì ïåðåêà÷êè ïîâåðõíîñòíûõ ìàññ â
ãëóáü ìàíòèè, ò.å. ïîðîæäàòü ïîãðóæàþùååñÿ êîíâåêòèâíîå òå÷åíèå [7].
Òàêèì îáðàçîì, èçó÷åíèå âàðèàöèé ãëóáèíû «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè ïîçâîëÿåò íàì íå òîëüêî âûÿâëÿòü ïëîòíîñòíûå íåîäíîðîäíîñòè ïî âñåé ãëóáèíå òåêòîíîñôåðû, íî è
ðàçðàáàòûâàòü ìîäåëè òåêòîíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1. Àðòåìüåâ Ì.Å., Êàáàí Ì.Ê., ×åñíîêîâ Å.Ì. Ïëîòíîñòíûå íåîäíîðîäíîñòè ìàíòèè Çåìëè. Îêåàíè÷åñêèå ðàéîíû // Èçâ. ÀÍ ÑÑÑÐ. Ñåð. «Ôèçèêà Çåìëè». 1983. ¹ 2. C. 21–30.
2. Àðòåìüåâ Ì.Å., Êàáàí Ì.Ê., ×åñíîêîâ Å.Ì. Ïëîòíîñòíûå íåîäíîðîäíîñòè ìàíòèè Çåìëè ïî äàííûì
î ãëóáèíàõ äî åå «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè». Êîíòèíåíòàëüíûå ðàéîíû // Èçâ. ÀÍ ÑÑÑÐ. Ñåð. «Ôèçèêà
Çåìëè». 1983. ¹ 5. C. 3–11.
3. Êàáàí Ì.Ê. Èçó÷åíèå èçîñòàçèè ëèòîñôåðû. Ì.: Íàóêà, 1988. 125 ñ.
4. Ìàðàêóøåâ À.À. Ðîëü ìàãìàòè÷åñêîãî çàìåùåíèÿ â ïðîöåññàõ ôîðìèðîâàíèÿ è äåñòðóêöèè êîíòèíåíòàëüíîé çåìíîé êîðû // Ïðîáëåìû ãëîáàëüíîé ãåîäèíàìèêè: ìàòåðèàëû òåîðåòè÷åñêîãî ñåìèíàðà
ÎÃÃÃÃÍ ÐÀÍ, 2001–2002 ãã. Ì.: ÎÃÃÃÃÍ ÐÀÍ, 2003. Ñ. 214–227.
5. Ïåð÷óê Ë.Ë., Ôðîëîâà Ò.È. Ê ïðîáëåìå ïðîèñõîæäåíèÿ ãëóáîêîâîäíûõ âïàäèí ó àêòèâíûõ îêðàèí
ìàòåðèêîâ // Òâåðäàÿ êîðà îêåàíîâ (ïðîåêò «Ëèòîñ»). Ì.: Íàóêà, 1987. Ñ. 163–167. (Òð. ÃÈÍ ÀÍ ÑÑÑÐ; ò.
414).
6. Ñåíà÷èí Â.Í. Àíîìàëèè «ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè» ìàíòèè Îõîòîìîðñêîãî ðåãèîíà è èõ ñâÿçü ñ
ãëóáèííûìè ïðîöåññàìè // Òèõîîêåàí. ãåîëîãèÿ. 2005. ¹ 5. ( ïå÷àòè).
7. Ñåíà÷èí Â.Í. Ê âîïðîñó îá èçîñòàçèè îêðàèííûõ ìîðåé: ìîäåëü ãëóáèííîé êîìïåíñàöèè è åå ãåîäèíàìè÷åñêîå ïðèëîæåíèå // Ãåîôèçè÷åñêèå ïîëÿ è ìîäåëèðîâàíèå òåêòîíîñôåðû. Þæíî-Ñàõàëèíñê: ÈÌÃèÃ
ÄÂÎ ÐÀÍ, 1997. Ñ. 252–255.
8. Òåðêîò Ä., Øóáåðò Äæ. Ãåîäèíàìèêà: ãåîëîãè÷åñêîå ïðèëîæåíèå ôèçèêè ñïëîøíûõ ñðåä. ×. 1. Ì.:
Ìèð, 1985. 376 ñ.
9. Õýéñ Ä. Îêðàèííûå ìîðÿ Þãî-Âîñòî÷íîé Àçèè: èõ ãåîôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè è ñòðóêòóðà //
Èñòîðèÿ è ïðîèñõîæäåíèå îêðàèííûõ âíóòðåííèõ ìîðåé: 27 Ìåæäóíàð. ãåîë. êîíãð.: ñèìïîç. S.06.2.3:
äîêë. Ò. 6. ×. 2. Ì.: Íàóêà, 1984. Ñ. 30–43.
10. Artemjev M.E., Kaban M.K. The free mantle surface-new possibilities to reveal subcrustal inhomogeneities
from the structure of the earth’s crust // J. Geodyn. 1986. Vol. 5, N 1. P. 25–44.
11. Parsons B., Sclater J.G. Analysis of ocean floor bathymetry and heat flow with age // J. Geophys. Res.
1977. Vol. 82, N 5. P. 803–827.
12. Senachin V.N. Isostasy of marginal seas as mechanism of their formation // Symp. on Humanity and the
Word Ocean: Interdependence at the Dawn of the New Millenium: PACON-99 Proc. Moscow, 2000. C. 293–298.
13. Stein C.A., Stein S. A model for the global variation in oceanic depth and heat flow with lithospheric age
// Nature. 1992. Vol. 359. P. 123–129.
14. Watanabe T., Langseth M.G., Anderson R.N. Heat flow in back-arc basins of the Western Pacific // Island
arcs, deep sea trenches and back-arc basins. Wash. D.C., 1977. P. 137–161.
25