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

Динамическая природа характерных черт рельефа осевых зон СОХ

Выше отмечалось, что генеральный рельеф СОХ обязан термическому расширению пород мантии. Однако отклонения от этого генерального тренда в осевой области имеют другую природу. Ее анализа касались многие из упомянутых работ. Их авторы пытались связать природу рельефа осевых зон с вариациями в толщине литосферы. Так, в работах [Eberle and Forsyth, 1998; Neumann and Forsyth, 1993] показано, что горизонтальные растягивающие напряжения в прочной непрерывно деформируемой плите переменной мощности у оси хребта могут создавать структуры, подобные осевой долине и обрамляющим горстам за счет возникающих при растяжении моментов сил, способствующих погружению осевой части долины и воздыманию ее бортов. Более толстая, а значит и более прочная, литосфера медленно раздвигающихся хребтов будет иметь более контрастный, выраженный рельеф осевой долины, чем тонкая и слабая литосфера быстрых хребтов. При этом отмечается, что ослабленная литосфера может создаваться и при медленных скоростях спрединга под влиянием горячих мантийных пятен и вдольосевых потоков, как это имеет место, например, в Исландии и на хребте Рейкъянес, и тогда рельеф осевой долины будет выражен также слабо, как и в быстро раздвигающихся хребтах. Существенным аспектом модели осевого рельефа СОХ, рассмотренной в [Phipps Morgan et al., 1987], являются повторяющиеся внедрения расплавленного вещества в осевой зоне. В эти моменты осевая литосфера должна сильно ослабляться и вместе с этим должны быстро релаксировать состояние растяжения плиты и вызванные им напряжения, поддерживавшие осевой рельеф. Если бы плита вела себя как простое вязкое тело, то рельеф осевой долины имел бы тенденцию релаксировать в течение таких периодов резкого уменьшения состояния растяжения. Однако, как отмечает Я. Фиппс Морган с соавторами [Phipps Morgan et al., 1987], из-за того, что рельеф осевой долины создавался смещениями по разломам в периоды растяжения литосферы, а напряжений от одного лишь перепада рельефа недостаточно для возбуждения обратных движений по разломам, то релаксации рельефа будет происходить с крайне низкой скоростью и рельеф оказывается "вмороженным" в течение периодов ослабления состояния растяжения осевой океанической литосферы. По мнению авторов, эта "вмороженность" рельефа, вызванная недостаточностью напряжений от собственно рельефа для стимулирования релаксационных движений по разломам, согласуется и с наблюдениями рельефа в отмерших медленных центрах спрединга (Лабрадорский хребет, хребет Эгир в северо-восточной части Полярной Атлантики, палеоспрединговый хребет в Коралловом море). Все они сохранили рельеф осевых зон и связанные с ним гравитационные аномалии. После прекращения растяжения "вмороженный" рельеф поддерживается упругой прочностью плиты [Watts, 1982].

Нельзя не отметить, что некоторые особенности рельефа СОХ можно объяснить также образованием разуплотненных серпентинитовых тел, которые формируются всякий раз вдоль стенок трещин локального растяжения, по которым морская вода имеет возможность проникать в перидотитовые породы при температурах 250-600^oС. Тектонические обстановки формирования таких трещин разнообразны: пересечения трансформных разломов и СОХ, фланги срединной долины медленных СОХ, начало или затухание спрединга и т.д. [Дубинин, 1987; Дубинин, Свешников, 2000]. Однако в пределах конкретной площади процесс серпентинизации перидотитов по трещинам выглядит относительно спорадичным и предположения о его непрерывности в пределах тех или иных площадей требует специального анализа.