содержание
ГЕОДИНАМИКА СПРЕДИНГОВЫХ ХРЕБТОВ
Е.П. Дубинин, Ю.И. Галушкин, А.Л. Грохольский
Рассматриваются результаты численного и аналогового моделирования процессов аккреции океанической коры и структурообразования в зонах спрединга.
Применение нестационарной численной модели дискретно-непрерывного спрединга позволило установить три основных фактора, определяющих формирование коровых магмтических очагов и зон сфокусированного мантийного апвеллинга в осевых зонах СОХ: скорость спрединга, температура мантии и интенсивность снабжения магмой этих зон. Индикатором последней может служить толщина коры. Соотношения перечисленных факторов могут заметно меняться в разных геодинамических режимах спрединга и, в свою очередь, определять сам факт наличия или отсутствия магматическитх очагов в осевых зонах СОХ, а также иметь значительное влияние на форму и размеры формирующихся очагов магмы.
Различия в глубине, форме и размерах магматических очагов, связанные с вариациями в скоростях спрединга и/или в температурах мантии, обуславливают и различия в распределении реологических свойств осевой литосферы по глубине и горизонтали, а также в механизмах аккреции коры и её структуре. Осевые магматические камеры быстроспрединговых хребтов или сформированные в условиях повышенной температуры мантии, характеризуются более глубокой дифференциацией базальтового расплава, что приводит к формированию слоистой структуры коры. В то же время для медленных скоростей спрединга и/или относительно низких температур подосевой мантии характерна кора с нерегулярным хаотическим строением слоев.
Расчёт распределения температур в осевой зоне СОХ позволяет численно оценивать амплитуду утонения осевой литосферы, определять характерную ширину её прогревания, установить распределение прочностных свойств осевой и вне осевой литосферы в зависимости от глубины и расстояния от оси хребта.
Экспериментальное термомеханическое моделирование процессов аккреции океанической коры, в свою очередь, дает возможность установить качественную связь толщины осевой литосферы и степени её прогревания с особенностями формирования основных морфоструктур осевой зоны и характером сегментации рифтовых зон при разных геодинамических режимах спрединга. Исследовались процессы формирования рельефа дна в зонах растяжения и сдвига океанической литосферы. При этом рассматривались процессы, включающие формирование поперечных нарушений осевой зоны СОХ типа трансформных и нетрансформных смещений осей спрединга.
В качестве материалов при моделировании использовались коллоидные системы на основе твердых и жидких углеводородов. Эксперименты проводились на установке, включавшей текстолитовую ванну с поршнем и систему внутреннего подогрева моделируемого вещества. Электромеханический привод поддерживал движение рамки с поршнем в горизонтальной плоскости с заданной скоростью. Были осуществлены эксперименты для разных скоростей и направлений спрединга, для разной ширины зоны прогревания и толщины модельной литосферы, при разных амплитудах смещения осевой зоны спрединга. Основные проблемы, изучавшиеся в ходе экспериментальных исследований, касались формирования осевых зон спрединга и их устойчивости; формирования нетрансформных и трансформных нарушений рифтовых зон СОХ; выявления особенностей процесса акреции океанической коры и формирования внеосевого рельефа рифтовых зон, а также взаимодействию спрединговых хребтов с горячей точкой.
Результаты экспериментального моделирования показали, что при растяжении хрупкого слоя литосферы осевых зон спрединга нарушается сплошность слоя и происходит формирование рифтовых разломов по механизму продвижения "бегущей" трещины. Экспериментальное моделирование четко демонстрирует, что образование и развитие структур разного типа зависит от толщины литосферы на оси рифта, характерной ширины зоны её прогревания, направления спрединга и в несколько меньшей степени от его скорости. Конфигурация рифтовой трещины в плане в значительной степени зависит также и от угла её наклона к направлению растяжения: эшелонированность рифтовых трещин выражена тем сильнее, чем больше этот угол наклона. Последовательное изменение амплитуды смещения при моделировании сдвиговых деформаций показало, что существуют критические величины сдвига, после которых характер разрушения литосферы и тип формирующихся структур резко меняются.
|
