Розова А.В.
ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ И ТЕКТОНИКИ СПРЕДИНГОВЫХ ХРЕБТОВ СО СРЕДНИМИ СКОРОСТЯМИ РАЗДВИЖЕНИЯ
Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова (МГУ)
Система срединно-океанических хребтов (СОХ) состоит из хребтов с медленной (<4 см/год), средней (4-8 см/год) и быстрой (>8 см/год) скоростью раздвижения. Тип рельефа, структурная сегментация хребта, а также характер тектонических процессов, в значительной степени определяются скоростью спрединга, хотя иногда важным фактором может быть и температура подстилающей мантии. При медленной скорости раскрытия в рифтовой зоне СОХ обычно наблюдается рифтовая долина (например, Срединно-Атлантический хребет), тогда как для хребтов с большими скоростями раздвижения (Восточно-Тихоокеанское поднятие) характерно осевое поднятие, которое, видимо, контролируется термическим состоянием коровой осевой магматической камеры (ОМК) [1]. На СОХ со средними скоростями спрединга (например, Юго-Восточный Индийский хребет и Тихоокеанско-Антарктический хребет) морфология рифтовых зон относится к переходному типу, имеющему черты, как рифтовых долин, так и осевых поднятий. Причём в одних случаях морфология ближе к осевым поднятиям, а в других √ к рифтовым долинам. Переход от рифтовых долин к поднятиям сопровождается, по-видимому, изменением глубинного строения коры, обусловленным изменением геодинамических процессов ее аккреции. Механизм изменения морфологии рифтовых зон среднеспрединговых хребтов до сих пор слабо изучен, и нет моделей, адекватно описывающих переход от рифтовой долины к осевому поднятию.
Юго-Восточный Индийский хребет (ЮВИХ) протягивается от тройного соединения (ТС) Родригес до ТС Маккуори и образует границу между Антарктической и Индо-Австралийской литосферными плитами. Скорость спрединга на ЮВИХ изменяется от 57,5 до 75,6 мм/год. Австрало-Антарктический Дискорданс и плато Амстердам Сен-Поль образуют аномальные области ЮВИХ, разделяя его на 5 участков, отличающихся по простиранию, типу сегментации, морфологии рифтовой зоны и характеру структурных нарушений. Морфология на ЮВИХ изменяется 3 раза. Там, где преобладают рифтовые долины, характер сегментации и тип структурных нарушений ближе к наблюдаемым на хребтах с медленным спредингом, а в области преобладания осевых поднятий √ к быстроспрединговым хребтам. Наиболее хорошо переход от морфологии рифтовых долин к морфологии осевых поднятий изучен на участке между 88╟ в.д. и 118╟ в.д. На вдольосевом профиле здесь видно сильное увеличение расчлененности рельефа с запада на восток, вызванное более контрастной выраженностью структурных нарушений и соответствующее изменению осевой морфологии. При пересечении с трансформными разломами (ТР) везде на ЮВИХ глубина рифтовой зоны к западу оказывается гораздо больше, чем к востоку. В целом, с запада на восток глубина оси на этом участке увеличивается более чем на 2100 м.
Поперечные профили через среднеспрединговые хребты часто отражают выраженное поднятие шириной 10-15 км, в центральной части которого находится осевой вулкан, который либо наращивает его вершину, либо располагается в пределах грабена, расчленяющего вершину поднятия в осевой части. Ширина этого грабена, как правило, не превышает 5 км, относительная глубина постоянно изменяется. При приближении к области преобладания рифтовых долин осевое поднятие постепенно понижается, в какой-то момент его высота сравнивается со средним уровнем рельефа хребта, и поперечный профиль становится плоским. Затем это поднятие опускается ниже среднего уровня рельефа, тогда между ним и оставшейся частью хребта образуются две впадины, глубина которых постепенно увеличивается. Также уменьшается и относительная высота ╚провалившегося╩ поднятия, которое, в конце концов, полностью исчезает, в результате чего остается рифтовая долина. На любой стадии изменения поднятия в его осевой части может появляться локальный грабен. На ЮВИХ между 88╟ в.д. и 118╟ в.д. изменения осевой морфологии свидетельствуют о локальных различиях интенсивности снабжения расплавом отдельных сегментов, не связанных с общим предполагаемым в соответствии с увеличением глубины оси с запада на восток уменьшением температуры мантии.
Тихоокеанско-Антарктический хребет (ТАХ) протягивается от ТС Хуан Фернандес до ТС Маккуори, образуя границу между Тихоокеанской и Антарктической плитами. Он разделяется на две части крупной системой разломов Элтанин. Северная часть ТАХ имеет высокую скорость спрединга (84-100 мм/год), а южная √ среднюю, увеличивающуюся с юга на север от 50 до 84 мм/год. В южной части ТАХ в отличие от ЮВИХ не происходит направленного увеличения глубины. Средняя глубина сегментов, ограниченных трансформными разломами, достаточно сильно различается. Если иметь в виду, что средняя глубина оси на межтрансформных сегментах может быть косвенным показателем температуры мантии под ними, то можно предположить, что одни межтрансформные сегменты более активно снабжаются расплавом, чем другие. При пересечении рифтовой оси со всеми трансформными разломами и с некоторыми крупными перекрытиями центров спрединга на продольном профиле южного участка ТАХ наблюдаются скачкообразные изменения средней глубины, причём во всех случаях более мелкой оказывается ось хребта, расположенная к югу от нарушения. Подобную картину мы наблюдали и на ЮВИХ. ТАХ к югу от ТР Удинцева разделяется на 3 области с различающейся морфологией: южная область имеет осевые долины, северная область имеет осевые поднятия, а между ними располагается переходная зона, имеющая хребты с осевыми поднятиями, плоской морфологией и с рифтовыми долинами [2]. На поперечных профилях по мере приближения к трансформным разломам, ограничивающим сегменты с севера, везде происходит изменение морфологии оси к осевому поднятию, за исключением самой южной области (между ТР Эребус и ТР Питмана). Поперечные профили южного участка ТАХ в целом аналогичны профилям ЮВИХ. Самым магматически насыщенным можно считать сегмент между ТР Астрономов и Сент-Экзюпери. Изменение морфологии от осевого поднятия к рифтовой долине на ТАХ наблюдается в пределах одного сегмента между ТР Питман и Эребус.
Как на ЮВИХ, так и на ТАХ, форма поперечного сечения рифтовой зоны в целом меняется от одного сегмента к другому. Это может быть связано с различными фазами тектоно-магматического цикла и с интенсивностью снабжения расплавом того или иного сегмента. Кроме того, в пределах одного сегмента, в центре может располагаться поднятие, в то время как вблизи структурных нарушений образуется рифтовая долина, что определяется уменьшением активности снабжения расплавом при приближении к нарушениям вследствие их охлаждающего воздействия, повышенной трещиноватости и интенсивной гидротермальной циркуляции. На ЮВИХ между 88╟ и 118╟ в.д. изменение морфологии происходит постепенно: при движении вдоль оси чередуются участки с рифтовыми долинами и с осевыми поднятиями. На ТАХ изменение морфологии происходит в пределах одного сегмента между ТР Эребус и ТР Питмана. Севернее этого сегмента рифтовые долины встречаются лишь в районах структурных нарушений, где они связаны, видимо, с закономерным уменьшением температуры мантии в их окрестности. Переход морфологии сопровождается увеличением глубины оси ТАХ. Различия между характером перехода осевой морфологии на ЮВИХ и на ТАХ обусловлены, видимо, различными геодинамическими причинами. На ЮВИХ изменение морфологии происходит при почти постоянной скорости спрединга и вызвано уменьшением температуры мантии с запада на восток [3]. На фоне общего уменьшения температуры могут наблюдаться локальные области ее повышения, что отражается в характере изменения рельефа осевой зоны. На ТАХ же изменение морфологии определяется уменьшением скорости спрединга к югу [2], которое происходит равномерно и однонаправлено. Поэтому, при достижении некоторой критической величины скорости спрединга (5,5 см/год), морфология рифтовой зоны ТАХ меняется, и т.к. скорость спрединга уменьшается постепенно, то переход в типе осевой морфологии происходит один раз пределах одного сегмента, и чередования сегментов с осевыми поднятиями и с осевыми долинами не наблюдается.
Анализируя форму осевых зон участков среднеспрединговых хребтов с переходной морфологией можно предположить, что изменение осевой морфологии от осевого поднятия к рифтовой долине может происходить в результате изменения глубинной структуры литосферы, обусловленной вариациями в температуре и толщине (механической прочности) литосферы, которые вызваны либо наличием вдольосевого регионального астеносферного потока (ЮВИХ), либо возникают в результате достижения некоторых ╚пороговых╩ значений скоростей спрединга (ТАХ). В любом случае переход в осевой морфологии происходит постепенно через промежуточную форму, в которой в пределах осевого поднятия иногда формируется осевой грабен, а само поднятие постепенно опускается внутрь зарождающейся рифтовой долины. Возможно, наблюдаемое погружение осевого поднятия в пределы рифтовой долины отражает постепенное остывание и заглубление коровых магматических очагов (типичных для быстроспрединговых хребтов) и переход к режиму сфокусированного мантийного апвеллинга, который характерен для хребтов с медленными скоростями спрединга. Последнее предположение требует проверки детальными геофизическими методами.
Литература
1. Дубинин Е.П., Ушаков С.А., Океанический рифтогенез.
М., ГЕОС, 2001, 293 с.
2. Ondreas, H., Aslanian, D., Geli, L., Olivet, J.-L.,
Briais, A., Variations in axial morphology, segmentation, seafloor roughness
along the Pacific-Antarctic Ridge between 56?, 66?S. J. Geophys. Res.,
v.106, 2001, p.8521-8546.
3. Sempere, J.-C., Cochran, J.R., The Southeast Indian
Ridge between 88╟E and 118╟E: Variations in crustal accretion at constant
spreading rate. J. Geophys. Res., v.102, 1997, p.15,489-15,505.