В работе рассчитываются вертикальные и горизонтальные напряжения для модели термохимической мантийной конвекции с фазовыми переходами и плавающими континентами. Континенты моделируются с помощью активных маркеров, имеющих дополнительную вязкость и плавучесть. Мы изучаем последовательные стадии суперконтинентального цикла с точки зрения изменения напряжений в мантии и в континентах.
В процессе численного моделирования суперконтинентальный цикл реализуется несколько раз. При этом время жизни суперконтинента зависит от его размера. Непосредственно перед распадом суперконтинента растягивающие горизонтальные напряжения в нем могут достигать -250 МПа. В то же время под суперконтинентом отчетливо проявляются сжимающие горизонтальные напряжения величиной +(50÷100) МПа. Причиной различия напряжений в суперконтиненте и подстилающей мантии является резкое различие их вязкости. В значительной части мантии надлитостатические горизонтальные напряжения находятся в пределах ±25 МПа, тогда как горизонтальные напряжения вдоль зон субдукции и континентальных окраин значительно выше. В процессе континентальных столкновений сжимающие напряжения в континентах могут достигать +130 МПа, одновременно в субконтинентальной мантии растягивающие надлитостатические напряжения составляют около -50 МПа. Динамическая топография также отражает основные стадии суперконтинентального цикла и коррелирует с реальными значениями. Перед распадом и сразу после распада суперконтинента континенты испытывают максимальное поднятие. В суперконтинентальном цикле топографические высоты континентов обычно изменяются в интервале примерно ±1,5 км относительно среднего значения. Топографические максимумы орогенных образований высотой около 2-4 км обнаруживаются вдоль межконтинентальных коллизий, а также при взаимодействии соседних зон субдукции с континентальными окраинами.
 |
 |
Источник: Baranov, A., Bobrov, A., Tenzer, R. Evolution of stress fields during the supercontinent cycle., 2022. Geodesy and Geodynamics. DOI: 10.1016/j.geog.2022.01.004
