Численное моделирование термо-механических процессов в рифтовых зонах СОХ (обзор моделей, состояние проблемы, перспективы)

Введение

Термические модели океанической литосферы, интенсивно развивавшиеся в последние 30-35 лет, условно можно разделить на 2 основные группы. В первую входит относительно небольшое число пионерских работ, объяснявших природу генеральных черт рельефа дна океана и теплового потока литосферы СОХ [Сорохтин, 1973; McKenzie, 1967; Oldenburg, 1975; Parker and Oldenburg, 1973; Schubert et al., 1975], а во вторую - работы, анализирующие механизмы генерации океанической коры в осевых зонах СОХ и особенности формирования рельефа и теплового потока этих зон. Вторую более многочисленную группу работ можно разделить, в свою очередь, на 4 подгруппы по характеру решаемых проблем и способам их решения. Анализ проблем в первых трех этих подгруппах проводится на основе стационарных моделей теплообмена и массопереноса, и только последняя, четвертая подгруппа рассматривает нестационарные модели формирования коры и характерных структур приосевой области хребта.

Первая из упомянутых подгрупп включает в себя стационарные тепловые модели с горизонтальным движением коры и аналитическим полем скоростей расходящегося течения невязкой мантии в литосфере. Модели анализируют соотношения толщины литосферы и корового слоя при разных скоростях спрединга и заметной роли гидротермальной деятельности [Chen and Morgan, 1990; Eberle and Forsyth, 1998; Neumann and Forsyth, 1993; Phipps Morgan et al., 1987]. Модели второй подгруппы рассматривают стационарный теплообмен со стационарным полем скоростей миграции расплава и деформации коры и мантии при переменной вязкости среды. Их цель - объяснить изменение мощности коры в зависимости от скорости спрединга, характера сегментации хребта и положения изучаемого участка осевой зоны хребта относительно краев сегмента [Barnouin-Jha et al., 1994, 1997; Chen and Phipps Morgan, 1996; Cordery and Phipps Morgan, 1992, 1993; Phipps Morgan and Chen, 1993; Sotin and Parmentier, 1989; Sparks and Parmentier, 1991, 1993; Sparks et al., 1993; Spiegelman and McKenzie, 1987]. Третью подгруппу моделей составляют все стационарные тепловые модели, анализирующие проблемы существования подосевых коровых очагов магмы [Chen and Phipps Morgan, 1996; Henstock et al., 1993; Morton and Sleep, 1985; Phipps Morgan and Chen, 1993; Sleep, 1975; Sleep et al., 1983; Wilson et al., 1988]. И, наконец, в четвертой подгруппе рассматривается нестационарная тепловая модель подосевых коровых очагов магмы, позволяющая анализировать процесс формирования корового очага от момента его зарождения до становления его устойчивой формы, а также проследить процесс его деградации после прекращения спрединга [Галушкин, Дубинин, 1993; Галушкин и др., 1994а, 1994б].