Новы и арахноиды на Венере: геологическое строение, классификация и эволюция

Аналоговые материалы

Условия деформаций горных пород и их массивов на Земле достаточно хорошо изучены, условия же деформаций на Венере на данный момент неопределимы. Существует ряд моделей, описывающих характер давления и температуры, которые определяют реологические характеристики, а следовательно, и условия деформаций массивов горных пород в верхних частях литосферы Венеры (Биндшадлер, Парментье, 1990; Маквел и др., 1993; Филипс и др., 1997). Эти модели достаточно общие и не позволяют с достаточной точностью подобрать аналоговые материалы. Таким образом, в моделировании мы изначально не можем соблюсти условия теории подобия. Поэтому на роль эквивалентных были привлечены материалы, хорошо зарекомендовавшие себя в региональном моделировании земных структур, часто используемые в тектонофизическом моделировании вообще и считающиеся материалами, наиболее подходящими по своим свойствам на роль эквивалентных при данном масштабе моделирования (Гзовский, 1975; Белоусов и др., 1988).

В двух первых сериях опытов в качестве эквивалентных материалов для верхней хрупкой части литосферы мы использовали смесь песка с солидолом и влажную глину. В первой серии опытов нами использовался мелкозернистый кварцевый песок (фракция 0.5 - 0.25 мм) в однородной смеси с техническим солидолом (солидола менее 10 %), объемный вес смеси () 1.31 г/см², угол внутреннего трения () 26^o. Во второй серии опытов мы использовали влажную каолиновую глину с абсолютной влажностью 40-50 %. Значения модулей условно-мгновенной упругости G₁ - от 0.2 до 2 кг/ см², Е₁ - от 0.6 до 6 кг/см²; значения модулей полных деформаций G - от 0.1 до 1 кг/ см², Е - от 0.3 до 3 кг/ см² (при условии равенства модулей условно-мгновенных деформаций и модулей последействия); коэффициент эффективной вязкости () порядка 10³ - 10⁴ Пуаз (Па*с = 10 Пуаз) (при скорости деформации сдвига от 0.1 до 5^o в 1 мин); условно-мгновенная прочность порядка единиц г/ см² (Гзовский, 1975; Белоусов и др., 1988). Влажная глина обладает большей пластичностью и вязкостью, а характер возможных деформаций песчаных моделей более хрупкий. Мы меняли материалы с целью попытаться установить изменения картины деформации в зависимости от изменения физических характеристик материала модели.

В третьей и четвертой сериях опытов мы использовали следующие эквивалентные материалы. В качестве модельного материала вещества диапира в третьей серии опытов и вязкопластичной нижней части литосферы в четвертой серии опытов мы использовали каучук. Этот материал представляет собой бингамовскую жидкость, чья вязкость, в отличие от ньютоновской, не постоянна, а падает с возрастанием градиента скорости. Эффективная вязкость каучука () = 2.6 x 10⁵ - 1.2 x 10⁶ Пуаз, плотность () = 0.97 г/cм³. Этот вязкопластичный материал более других подходит на роль эквивалентного материала для модельного тела диапира в третьей серии опытов и нижней части литосферы в четвертой серии опытов. В качестве модельного материала перекрывающих диапир хрупких образований, или верхнего хрупкого слоя литосферы, мы использовали сухую муку, плотность () = 0.72 г/cм³.

Так как мы не можем строго придерживаться условий теории подобия, то тектонические структуры, полученные нами в экспериментах, не следует воспринимать как полные деформационные аналоги природных структур. В первую очередь их следует анализировать как показатели распределения полей напряжений на поверхности при эволюции модели, и только потом - как возможный вариант образования и развития тектонических структур как таковых.