Многоуровневая самоорганизация деструктивного процесса в сдвиговой зоне



Скачать 344.51 Kb.
страница1/9
Дата27.04.2018
Размер344.51 Kb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Борняков С.А., Шерман С.И. Многоуровневая самоорганизация деструктивного процесса в сдвиговой зоне (по результатам физического моделирования) // Физическая мезомеханика. - 2000. - Т.3, №4. - С. 107-115.

Борняков С.А., Шерман С.И. / Физическая мезомеханика 3 4(2000) 107-115 107


Многоуровневая самоорганизация деструктивного процесса в сдвиговой зоне (по результатам физического моделирования)

С.А. Борняков, С.И. Шерман

Институт земной коры СО РАН, Иркутск, 664044, Россия

В статье обсуждаются результаты физического моделирования процесса формирования деструктивной зоны сдвига в упруго-вязкопластичной модели литосферы. Показано, что деструктивная зона сдвига представляет собой закономерно организованную структурно-динамическую систему, стадийно-унаследованная эволюция которой хорошо объясняется с позиций синергетики и структурных уровней деформации.



1. Введение

Многие исследователи при изучении геологических объектов и процессов стремились найти в их строении элементы порядка для последующей выработки обоснованных критериев того или иного прогноза, делая при этом акцент на различные виды количественного анализа.

С точки зрения количественного анализа, одними из наиболее благоприятных для него тектонических структур оказались разломы. Уже первые попытки статистического анализа некоторых характеризующих их геометрических параметров позволили установить тесную взаимосвязь последних между собой [1, 2]. Появившиеся в последующие три десятилетия публикации отечественных и зарубежных исследователей, неполный перечень которых можно найти в [3, 4] показали, что попытки предложить универсальные уравнения, описывающие связи между различными параметрами разломов, не привели к желаемым результатам. Несмотря на постоянно пополнявшуюся базу цифрового фактического материала и совершенствование методов количественного анализа, одноименные типы формализованных связей, установленные для разломных систем в пределах разных тестовых полигонов в большинстве случаев отличались, и иногда весьма существенно. При этом чаще всего соотношения между параметрами разломов характеризовались нелинейными видами связи, отражая тем самым нелинейное поведение литосферы при деформа

ции и разрушении под действием возникающих в ней полей напряжений [3, 5-7].

Процессы деформации и разрушения литосферы локализованы в деструктивных зонах, характеризующихся длительностью и определенной упорядоченностью структурно-динамического развития. В объем понятия "деструктивные зоны литосферы" входят области континентальной и океанической литосферы, характеризующиеся повышенной раздробленностью, интенсивным напряженным состоянием и современной сейсмичностью [8,9]. Многолетний опыт авторов по изучению строения и напряженного состояния деструктивных зон литосферы в полевых условиях и процессов их формирования в физических моделях при различных граничных условиях экспериментов позволил на качественном и количественном уровне показать, что их интраструктура развивается стадийно, а сам деструктивный процесс обладает нелинейными свойствами [3-7, 1&-12]. При этом с детерминистских позиций стадийность деструктивного процесса анализировалась нами с привлечением некогда популярной модели лавинонеустойчивого трещинообразования, а нелинейное поведение деформационных параметров и нелинейные виды связи между количественными параметрами разломов объяснялись разнонаправленным влиянием на этот процесс многочисленных факторов (тип тектонического режи-

108 Борняков С.А., Шерман С.И. / Физическая мезомеханика 3 4(2000) 107-115

ма, реология деформируемой среды,.скорость деформации и др.).

В рамках настоящей статьи преследуется цель показать природу и механизм реализации стадийности и нелинейности процесса формирования деструктивных зон литосферы с принципиально иных теоретических позиций, базу которых составляют три независимо развивающихся, но тесно взаимосвязанных научных направления.



Направление первое. В течение последних полутора-двух десятилетий происходило активное вовлечение геологии в сферу влияния идей неравновесной термодинамики, оформившихся первоначально в физике под названием "синергетика" [13]. На сегодняшний день наиболее показательными примерами использования идей синергетики в отечественной геологии и геофизике являются монографические работы Ф.А. Летникова [14], А.А. Лукка с соавторами [15], Г.Ю. Иванюка с соавторами [16]и др.

Объектом изучения синергетики являются открытые, неравновесные, динамические системы, проявляющие универсальные свойства явлений самоорганизации в процессе своей эволюции. Под самоорганизацией понимают процесс в открытой системе, в результате которого происходит перестройка ее пространственно-временной структуры, сопровождающаяся возникновением порядка из беспорядка, нового порядка из порядка, а также особого рода хаоса, называемого динамическим. При этом самоорганизация может иметь многоуровневый характер [13, 14, 17-20 и др.].



Направление второе. В эти же годы в механике успешно развивается новое научное направление — физическая мезомеханика структурно-неоднородных сред, в основе которого лежит новая парадигма — концепция структурных уровней деформации твердых тел [21-23]. С ее позиций нагруженное деформируемое твердое тело рассматривается как многоуровневая самоорганизующаяся система. Эволюция такой системы представляет собой типичный синергетический процесс, к описанию которого приложимы принципы неравновесной термодинамики [17-19]. Концепция структурных уровней деформации, возведенная в настоящее время уже в ранг физического закона, имеет фундаментальный характер, поскольку правомерна для деформационных систем широкого масштабного спектра [21-23].

Направление третье. В последние два десятилетия количественный анализ в различных областях науки пополнился весьма эффективным методом — методом фрактальных множеств, существенно лучше других адаптированным для работы с нелинейными системами [24]. После его апробации, применительно к разломам показавшей, что они обладают фрактальными свойствами, этот метод начал активно использоваться в разломной тектонике [25-35].

Взяв за основу идеологию этих трех научных направлений, попробуем с их позиций взглянуть на динамику развития деструктивных зон литосферы.




Каталог: BKL


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница