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

г) Эволюция магматической камеры при ее остывании

Изменение термического режима пород и формы магматической камеры при ее остывании имеет большое значение для анализа эволюции гидротермальной активности при отмирании ветвей осевых зон спрединга, вызванном, например, перескоком оси спрединга или существенным нарушением периодичности внедрения даек. Такие завершающие этапы гидротермальной активности представляют особый интерес для процесса формирования месторождений сульфидных руд, так как в этих случаях образовавшиеся месторождения не перекрываются последующими излияниями лавовых потоков и появляется большая вероятность их сохранения на поверхности дна океана.

Рис. 11. Эволюция кровли магматической камеры при ее остывании

Динамика процесса релаксации термического режима остывающего магматического очага демонстрируется на рис. 11. Здесь представлен вариант, когда исходная форма очага перед началом релаксации (остывания) соответствовала времени t =280 тыс. лет на рис. 9. В расчетах учитывался как факт погружения нижней границы проникновения гидротерм вслед за "реологической" изотермой Т =725^oС, так и уменьшение интенсивности гидротермальной деятельности по мере остывания очага. Уменьшение интенсивности связано с тем, что по мере остывания очага ширина зоны кондуктивной теплопроводности, ограниченной сверху реологической изотермой Т =725^oС, а снизу изотермой солидуса базальта Т =1150^oС, увеличивается, и, соответственно, уменьшается (почти обратно пропорционально ширине зоны d(x,t) ) тепловой поток через эту зону, питающий гидротермальную активность. В расчетах этот процесс моделировался изменением числа Нуссельта в области выше реологической изотермы как: Nu1/d(x,t).

Расчеты показывают, что погружение кровли камеры в ее осевой части составляет 400, 650-700, 1100-1200, 1400-1600 и 1900-2000 м после 5, 10, 20, 30 и 50 тыс. лет остывания очага, соответственно. После 80 тыс. лет остывания кровля камеры погружается примерно на 2500 м, и тогда очаг становится неразличимым сейсмическими методами. Отметим, что спад гидротермальной активности заметно тормозит процесс остывания очага и приводит к уменьшению амплитуды погружения кровли очага на 200-300 м за 20-50 тыс. лет остывания. В целом же гидротермальная активность, увеличивая теплоотдачу, сильно ускоряет остывание очага. Так, кровля очага через 40 тыс. лет остывания будет почти на 1000 м выше в варианте без гидротермального теплообмена, чем с ним. Тяготение гидротермальной активности к центру области имеет следствием ускоренное погружение кровли камеры у оси и отставание этого процесса на периферии (рис. 11). Как показывает рис. 10б, в целом термический рельеф поверхности дна хорошо коррелирует с формой камеры. На рис. 11 и 10б отчетливо прослеживается усиление трапецеидальности формы кровли камеры и термического рельефа дна океана в процессе остывания. Амплитуда термического рельефа на оси падает примерно вдвое за времена остывания порядка 15-20 тыс. лет.