Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Результаты сейсмических экспериментов, проведенных в осевых зонах быстро- и средне раздвигающихся СОХ, указывают на существование двух основных отражающих уровней, связанных с границами зон пониженных скоростей. Первый из отражающих горизонтов наблюдается на глубинах от дна 1-3 км. Он прослеживается на расстоянии 1-4 км в сторону от оси спрединга и, как отмечалось выше, обусловлен существованием осевого внут-рикорового магматического очага. Такой очаг, как правило, не фиксируется геофизическими методами для медленно раздвигающихся хребтов. Второй отражающий горизонт в отличие от первого более стабильный и прослеживается на расстояниях до
15 км от оси хребта на глубинах до 4-12 км. Его можно ассоциировать с существованием поднятия кровли астеносферы под осевыми зонами СОХ с характерной шириной поднятия 20-30 км (полная ширина) и глубиной залегания кровли астеносферы 5-10 км.
Анализ геодинамики и термической структуры рифтовых зон СОХ позволяет сделать вывод о существенном различии глубинной структуры литосферы рифтовых зон при медленных и быстрых скоростях спрединга. Это предполагает различие глубинных процессов апвеллинга, отделения, фракционирования и аккумуляции расплава и термомеханического состояния литосферы рифтовых зон, что, в свою очередь, определяет различие в
рельефе дна, струкутрообразовании и характере аномальных геофизических полей. Численное моделирование термомеханического состояния рифтовых зон СОХ позволяет выявить эти различия. В конечном итоге такие различия в глубинных процессах отражаются в особенностях аккреции океанической коры и, как следствие, в наличии двух типов коры, генерированной на медленноспредин-говых и быстроспрединговых хребтах.
Анализ термических моделей океанической литосферы демонстрирует сложность задачи создания универсальной модели, описывающей характерное строение и термический режим литосферы как во фланговой, так и в осевой областях СОХ. Если первые работы в рамках модели плиты постоянной толщины и с решениями в виде разложения в ряды Фурье неплохо объясняли природу генеральных черт рельефа дна океана и теплового потока литосферы СОХ, то в описании термического состояния осевых зон СОХ они были некорректны. В последующих модификациях этих моделей удалось избежать особенностей в распределении теплового потока на оси хребта, однако ограничение области выделения скрытой теплоты плавления узкой зоной на оси спрединга в пределах коры давало в результате распределение температур, не согласующееся с наблюдаемым в осевых зонах СОХ.
Более реальное термическое состояние осевой области с плоской кровлей магматической камеры было получено в дальнейших модификациях этих моделей, в которых были использованы распределенные источники и стоки тепла в осевой зоне хребта. Однако полученное в этих моделях распределение температур и рассчитанная форма корового очага магмы являлись прямым результатом априорного подбора пространственного распределения источников и стоков тепла, грубо имитировавших эффекты выделения скрытой теплоты плавления и гидротермальной деятельности, и не могли рассматриваться как результаты независимых расчетов.
Следующий класс моделей оказался более успешным в исследовании соотношения мощности литосферы и толщины корового слоя при разных скоростях спрединга и роли гидротермальной деятельности, а также в анализе природы вариаций мощности генерируемой коры, вызванных изменением скорости спрединга и положения изучаемого участка осевой зоны хребта относительно краев сегмента осевой зоны. В них рассмотрены различные механизмы движения расплава через матрицу пород мантии, чтобы объяснить концентрацию базальтового расплава в верхней части осевой зоны (области генерации коры), и все же рассчитанная область миграции расплава оставалась заметно шире области генерации коры, оцениваемой по геофизическим данным.
Чтобы преодолеть это противоречие было высказано предположение о том, что в основании литосферы образуется слой, насыщенный расплавом, который попадает сюда при вертикальной мигра-
ции из низов мантии и удерживается породами в кровле этого слоя, слабая проницаемость которых обусловлена их специфичной температурой, которая одновременно близка к солидусу базальта, но ниже ее. Эта модель показала, что перепад давлений, вызванный углублением этого слоя с удалением от оси хребта, достаточен для фокусировки расплава у оси, т.е. для создания здесь источников расплавленного базальта, необходимого для генерации базальтовой коры. Учет миграции расплава вдоль верхней граничной поверхности этой области плавления помог объяснить и вариации в мощности коры и аномалиях Буге, наблюдаемые вдоль оси СОХ, а также установить, что смещение участков СОХ по трансформным разломам делает картину течения под осевыми областями трехмерной, причем для медленных хребтов в большей степени, чем для быстрых.
В дальнейшем была сделана попытка объяснить природу формирования подосевого корового очага магмы. В этих моделях был проведен совместный анализ широкомасштабных течений расплава и мантии с рассмотрением детальной структуры термического режима и полей деформаций приосевой коровой части хребта. Было показано, что в рамках стационарной модели можно подобрать такое распределение источников расплавленного базальта и тепла в осевой области внутри корового слоя, которое отвечало бы устойчивому существованию здесь магматического очага при больших и средних скоростях спрединга. Однако во всех этих моделях, размеры линзы расплава, а значит, во многом и форма корового очага магмы, оставались предопределенными и не следовали из численных расчетов.