Gravitational Instability in the Earth's Viscoelastic Crust

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper studies instability of a heavy inclusion in the Earth's upper layers by the linear theory method for small perturbations. The existence of such inclusions with increased density is associated with chemical inhomogeneity or phase transitions. The viscoelasticity of the geomaterial is described by the Maxwell rheological model. Two layouts of the inclusion with increased density are considered. The heavy inclusion in the cold upper elastic layer of the crust does not change its location under small perturbations, i.e., it is stable according to the linear theory. The heavy inclusion which is located in the hot viscous crustal layer underlying the upper cold layer, is unstable (slowly sinking into the underlying viscous mantle layers).

About the authors

B. I. Birger

Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: birgerbor@mail.ru
123242 Russia, Moscow

References

  1. Биргер Б.И. Динамика литосферы Земли. М.: Ленанд. 2016. 256 с.
  2. Биргер Б.И. Восстанавливающие изостазию течения в литосфере // Геофизические исследования. 2017. № 4. С. 17–31.
  3. Джозеф Д. Устойчивость движений жидкости. М.: Мир. 1981. 638 с.
  4. Мухамедиев Ш.А., Рыжак Е.И., Синюхина С.В. Об устойчивости двуслойной системы неоднородных тяжелых сжимаемых жидкостей // Прикладная математика и механика. 2016. Т. 80. Вып. 3. С. 375–385.
  5. Рыжак Е.И., Мухамедиев Ш.А., Синюхина С.В. Условия и механизмы возникновения гравитационной неустойчивости слоистых объемно-упругих геомассивов // Физика Земли. 2016. № 6. С. 4–20.
  6. Рыжак Е.И., Синюхина С.В. Об устойчивости стратифицированных упругих геосистем в поле силы тяжести // Докл. РАН. 2019. Т. 489. № 3. С. 298–302.
  7. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. Геологические приложения физики сплошных сред. М.: Мир. 1985. 730 с.
  8. Birger B.I. Temperature-dependent transient creep and dynamics of cratonic lithosphere // Geophys. J. Inter. 2013. V. 195. P. 695–705.
  9. Karato S. Deformation of Earth Materials. An Introduction to the Rheology of Solid Earth. Cambridge university press. 2008. 463 p.
  10. Cathles L.M. The viscosity of the Earth’s mantle. Princeton university press. 1975. 386 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (24KB)
3.

Download (62KB)
4.

Download (54KB)
5.

Download (47KB)
6.

Download (49KB)
7.

Download (30KB)
8.

Download (92KB)
9.

Download (53KB)
10.

Download (46KB)
11.

Download (45KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences