ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА. 2018. T. 17, № 4. С. 41–58.  DOI 10.21455/GPB2018.4-3

УДК 550.311

ДРЕЙФ КОНТИНЕНТОВ
И КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МИРОВОГО ОКЕАНА

© 2018 г.   В.П. Трубицын1, 2

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

2 Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН, г. Москва, Россия

Колебания уровня Мирового океана относительно континентов вызываются как физическими процессами, связанными с изменением объема воды, так и тектоническими процессами, связанными с изменением рельефа дна. В настоящее время основными тектоническими причинами считаются возникновение срединно-океанических хребтов и изменение скорости расширения дна океанов с соответствующим его поднятием или опусканием. При этом явная роль дрейфа континентов не учитывается или ему отводится пассивная роль. В работе демонстрируется важная роль континентов при долговременных изменениях уровня океана. На численной модели показывается как континенты влияют на тектоническую активность мантии, как они «плавают» по неровной поверхности мантии, что вызывает относительные изменения уровня океана. Во время нахождения континента над восходящим мантийным потоком он приподнят, и уровень океана относительно континента понижается. После раскола суперконтинента континенты расходятся и хребет, который перед этим был покрыт континентами, оказывается в океане. Находясь вблизи зон субдукции, континенты опускаются, что ведет к повышению относительного уровня океана. Также на модели показывается, что континенты движутся по мантии не строго горизонтально, а подобно плавающим кораблям меняют свой наклон в зависимости от рельефа мантии.

Ключевые слова: мантия, конвекция, континенты, дрейф, уровень океана.

Литература

Трубицын В.П. Основы тектоники плавающих континентов // Физика Земли. 2000. № 9. С. 3–40.

Трубицын В.П. Тектоника плавающих континентов // Вестн. РАН. 2005. № 1. С. 10–21.

Трубицын В.П. Сейсмическая  томография и дрейф континентов // Физика Земли. 2008.      № 11. С. 3–19.

Bouffarda M., Labrossea St., Chobletb G., Fournierc A., Aubertc J., Tackley P. A particle-in-cell method for studying double-diffusive convection in the liquid layers of planetary interiors // J. of Comput. Physics. 2017. V. 346. P. 552–571

Flint R.F. Glacial and quaternary geology. N.Y.; London: John Wiley and  Sons Inc., 1971. 892 p.

Gable C.W., O’Connell R.J., Travis B.J. Convection in three dimensions with surface plates: Generation of toroidal flow // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 8391–8405.

Gurnis M. Large-scale mantle convection and aggregation and dispersal of supercontinents // Nature. 1988. V. 332. P. 696–699. URL: https://doi.org/10.1038/332695a0

Harlow F.H. PIC and its progeny // Comput. Physics Com. 1988. V. 48, N 1. P. 1–10.

Li S., Santosh M., Cen K., Teng X., He X. Neoarchean convergent margintectonics associated with microblock amalgamation in the North China craton: Evidencefrom the Yishui complex // Gondwana Res. 2016. V. 38. P. 113–131.

Miller K.G.  et al. Phanerozoic record of global sea-level change // Science. 2005. V. 310. P. 1293. DOI 10.1126/science.1116412

Schubert G., Turcotte D.L., Olson P. Mantle convection in the Earth and planets. Cambridge: Univ. Press, 2004. P. 940.

Sweet W., Kopp R., Weaver Ch., Obeysekera J.,  Horton R., Thieler E., Zervas Ch. Global and regional sea level rise scenarios for the United States // NOAA Tech. Rep. NOS CO-OPS 083. 2017. URL: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20180001857 2018-06-12T18:40:03+00:00Z

Trubitsyn V.P., Kaban M.K., Rotacher M.  Mechanical and thermal effects of floating continents on the global mantle convection // Phys. Earth Planet Inter. 2008. V. 71. P. 313–322.

Trubitsyn V.P., Mooney W.D., Abbott D.A. Cool cratons and thermal blanketts: How continents affect mantle convection // Intern. Geol. Rev. 2003. V. 6. P. 479–496.

Trubitsyn V.P., Kaban M.K., Mooney W., Reigber Ch., Schwintzer P. Similation of active tectonic processes for a convecting mantle with moving continents // Geoph. J. Intern. 2006. V. 164. P. 611–623.

Veil R.M., Mitchem R.M., Tompson S.  Global cycles of the relative variations of the sea level // Seismic stratigraphy – application to hydrocarbon exploration / Ed. by Ch. Payton. Tulsa: Amer. Assoc. Petrol. Geologists,  1977. P. 25.

Yang Q.Y., Santosh M., Kim S.W. Continental outbuilding along the margin of an Archean cratonic nucleus in the North China craton // Precambr. Res. 2017. V. 168. P. 125–149. DOI https://doi.org/10.1016/j.precamres.2017.11.010

Yoshida M., Santosh M. Supercontinents, mantle dynamics and plate tectonics: A perspective based on conceptual vs numerical models // Earth Sci. Rev. 2011. V. 105. P. 1–24.

Yoshida M. Dynamic role of the rheological contrast between cratonic and oceanic lithospheres in the longevity of cratonic lithosphere: A three dimensional numerical study // Tectonophysics. 2012. V. 532/535. P. 156–166.

Сведения об авторе

ТРУБИЦЫН Валерий Петрович – член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1; главный научный сотрудник, Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН. 117997, г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 84/32. Тел.: +7 (499) 254-92-35. E-mail: trub@ifz.ru

CONTINENTAL DRIFT
AND WORLD OCEAN LEVEL VARIATIONS

V.P. Trubitsyn1, 2

1 Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

2 Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences,
Moscow, Russia

Abstract. Ocean level fluctuations relative to continents are caused by both physical processes related to water volume change and tectonic processes related to changes in the bottom topography. Currently, the main tectonic cause is considered to be the occurrence of mid-ocean ridges and the change in the rate of expansion of the ocean floor with the corresponding rise or fall of the bottom. The specific role of continental drift is not taken into account, or they are given a passive role. The work demonstrates the important role of continents in long-term changes in ocean level. The numerical model shows how the continents influence the tectonic activity of the mantle, how they float on the mantle with uneven relief, which cause relative changes in ocean level. While the continent is above the ascending mantle stream, it is raised, and the ocean level relative to the continent decreases. After the split of the supercontinent, the continents diverge and the ridge, which was previously covered by continents, is in the ocean. Being close to subduction zones, the continents are lowered, leading to increases in relative sea level. The model also shows that the continents do not move strictly horizontally along the mantle, but, like floating ships, change their slope depending on the mantle relief.

Keywords: mantle, convection, continents, drift, ocean level.

About the author

TRUBITSYN Valery P. – corr. memb. of the RAS, chief researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; chief researcher, Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-92-35. E-mail: trub@ifz.ru