ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эволюция литосферы Лабрадорского хребта из "Океанический рифтогенез" Для учета влияния скрытой теплоты плавления на границе литосфера-астеносфера значение Ср изменялось на Ср =Ср+1 /(Т/,-Т )] в области температур Г Т1, где Гд - температура солидуса перидотита [564], а Г/=7 600° С - температура ликвидуса, и 1= 4,1868-10 Дж/кг (100 кал/г) - скрытая теплота плавления. Граничные условия задачи имели вид ЭТуЭ с=0 при х = х , Т= Тоа при д = 0. [c.226] Здесь Хм - максимальный размер области счета по горизонтали, равный 1000 км от оси спрединга. Тж г) - распределение температуры в осевой области спрединга, которое соответствовало толщине литосферы около 8 км и поверхностному тепловому потоку д = 500 мВт/м (12 ЕТП) (среднее значение для океанической литосферы, имеющей возраст 1-1,5 млн лет). На нижней границе г =150 км поддерживалось условие 7 =Гмх = 1350° С, иа верхней (г = 0) - 7 = 0° С. [c.227] Уравнение теплопроводности решалось по неявной конечно-разностной схеме с использованием схемы с опережением для аппроксимации конвективного члена по методике, рассмотренной в работе [19]. Шаги Ах и А/ увеличивались по геометрической прогрессии от Ах = 1 км у оси до Ах = 70 км на правой границе области и от Аг = 1 км у поверхности до Аг = 6 км у нижней границы области. Шаг по времени выбирался из условия обеспечения устойчивости решения. Точность решения проверялась сравнением с аналитическими решениями (остывание однородного полупространства и теплообмен двух блоков с отличающимися температурами), а также сравнением последовательных решений, полученных для различных А/, Ах, Аг. [c.227] После времени 24-й аномалии (56 млн лет) начался период затухания спрединговой активности хребта. Он сопровождался постепенным уменьшением скорости спрединга до почти нулевого значения (49 млн лет назад), заглублением кровли астеносферного поднятия и одноименных изотерм, уменьшением магматической активности. Период от 49 до 36 млн лет не характеризовался заметным наращиванием коры. Напротив, аккреционная деятельность затухала, изотермы выполаживались и заглублялись. Тепловой поток через поверхность океанической литосферы быстро уменьшается от значений 500 мВт/м в осевой зоне до 75 мВт/м уже для участков эоценового возраста, причем ширина приосевой аномалии пропорциональна скорости наращивания коры (см. рис. 7.4). [c.227] Сравнение рассчитанного рельефа поверхности дна океана с известной теоретической [115] или полуэмпирической зависимостью глубины дна океана от возраста показывает, что охлаждающее влияние старой литосферы приводит к дополнительному проседанию океанического дна в районе контакта на величину около 0,5 км [53]. В настоящее время граница переходная литосфе-ра-океаническая литосфера находится на расстоянии 395 км от оси хребта. Она отмечена на рис. 7.4 прямой вертикальной линией АА. Наряду с погружением поверхности края океанической литосферы (эффект охлаждения) на рисунке ясно прослеживается термическое воздымание края более древней континентальной литосферы вследствие прогревания последней при контакте с молодой . [c.229] В природе ледниковая и осадочная нагрузки и эрозия сильно сглаживают этот краевой эффект. Сейсмические исследования, проведенные в этом районе [509], дают возможность сопоставить наблюдаемый (рис. 7.1, б) и теоретически рассчитанный рельеф фундамента (рис. 7.4, г). Сравнение теоретически рассчитанного рельефа с наблюдаемым (с учетом нагрузки осадочной толщи) показало, что использованная модель дает удовлетворительное соответствие результатов по наиболее общим характеристикам, а именно характеру изменения рельефа на контактах разновозрастной литосферы и градиенту увеличения глубины погружения фундамента при удалении от оси хребта. В то же время реально наблюдаемый рельеф поверхности океанической литосферы характеризуется значительной изрезанностью, которая не может быть объяснена только особенностями термического строения. [c.229] В ходе моделирования истории развития Лабрадорского хребта была проведена оценка влияния процесса серпентинизации перидотитов верхней мантии. Г.Хесс [290] предположил, что низы третьего слоя океанической коры образуются в результате гидратации перидотитов маитии при охлаждении ниже температуры 500° С. В дальнейщем проблема серпентинизации ультраосиовных пород в океанической коре не раз обсуждалась в литературе [74, 11, 47]. А.В.Пейве отмечал, что в океанической коре, в зоне раздела Мохоровичича, происходят мощные процессы гидротермальной переработки пород верхней части мантии и мафической части нижней коры. Подчеркивая важную роль серпентинитов в структуре океанической коры, он полагал, что серпентинизацией затронуты все породы на глубинах, где температура не превышает 500-550° С [95]. [c.229] Уменьшение плотности пород в нижних горизонтах коры и верхних горизонтах подкоровой мантии, вызванное частичной серпентинизацией перидотитов, может приводить к изостатическому всплыванию бортов рифтовой зоны на несколько сотен метров [255], которое будет сохраняться в рельефе фундамента и при дальнейшей эволюции палеоспредингового хребта. Объем перидотитов при их серпентинизации увеличивается на 15-20% [45] так, что при значительной инверсии плотности возможно выжимание серпентинитов по трещинам вплоть до поверхности дна, как в зонах трансформных разломов (см, раздел 3.3) [47]. [c.229] В модели предполагалось, что зона проникновения открытых трещин и, следовательно, глубина циркулирующей морской воды, определялись границей хрупкопластичного поведения коры (7 = 725 °С [276]), ниже которой закрываются микротрещины, а также допуска юсь, что слой осадков толщиной в несколько десятков метров является уже практически непроницаемым для морской воды [367]. При расчете модели эволюции литосферы Лабрадорского палеоспредингового хребта для всех точек ниже подошвы коры фиксировалось время существования условий, благоприятных для серпентинизации. Возможность поступления свободной воды оценивалась из следующих условий 1) геостатическое давление ниже 2,6 кБар [74] (критическое давление, при котором происходит закрытие микротрещин в серпентинитах) 2) наличие растяжения литосферы 3) мощность осадков менее 200 м. Скорость накопления осадков выбиралась на основе данных глубоководного бурения (скв. 646 и 647) и равнялась 30 м в млн лет. Степень серпентинизации предполагалась пропорциональной времени воздействия благоприятных условий. Расчеты проведены для различной мощности образующейся коры и разной максимальной степени серпентинизации. [c.229] На рис. 7.5 приведен результат моделирования, наилучшим образом согласующийся с наблюдаемым рельефом фундамента. Мощность образующейся океанической коры при расчетах принималась равной 4 км, что соответствует строению коры в приосевой зоне по сейсмическим данным [426, 361]. Максимальная степень серпентинизации полагалась равной 50%. [c.229] На рис. 7.5, б приведены результаты расчета гравитационных аномалий для модельного разреза. Их сравнение с наблюденным гравитационным полем (см. рис. 7.5, а) показывает, что реально наблюдаемая локальная осевая отрицательная аномалия имеет существенно большую амплитуду, чем теоретическая ( 40 мГал вместо 7), а явно выраженная региональная положительная аномалия Д св, полученная на теоретической кривой, в реальных наблюдениях не прослеживается. Это говорит о том, что для объяснения характера гравитационных аномалий в осевой зоне палеоспрединговых хребтов недостаточно учета их термической эволюции и процессов серпентинизации необходимо признать существование в осевой зоне хребта разуплотненного тела, механизм образования которого не был учтен в просчитанной модели. [c.230] В работе [53] были проведены расчеты параметров тела, гравитационный эффект от которого позволил бы наилучшим образом согласовать наблюденные и расчетные гравитационные аномалии в осевой зоне хребта. Для моделирования габброидного корня было использовано клинообразное, сужающееся книзу тело, наибольший дефицит плотности в котором приурочен к оси, а к периферии тела плотность увеличивается по линейному закону, приближаясь на границе к плотности окружающих пород. На рис. 7.5, а, где приведены наблюденные гравитационные аномалии, точками показаны рассчитанные значения с учетом термического строения, серпентинизации и эффекта габброидного корня . При расчете использовались следующие параметры тела глубина верхней границы 8 км, ширина верхнего сечения 106 км, глубина распространения 40 км, плотность на оси -0,09 г/см Сравнение расчетных аномалий с наблюденными показывает хорошее совпадение в осевой зоне вплоть до боковых максимумов. [c.231] Таким образом, проведенные исследования показали, что в условиях медленного спрединга процесс серпентинизации ультрабазитов верхней мантии может иметь широкое распространение и играть существенную роль в формировании структуры океанической коры. Граница Мохо, фиксируемая сейсмическими методами, в областях распространения серпентинитов может не совпадать с границей кора-мантия, а соответствовать подошве серпентинитового слоя. [c.231] Можно выделить несколько геодинамических обстановок медленного, ультрамедленного спрединга или очень медленного растяжения океанической литосферы, при которых можно ожидать благоприятных термомеханических условий для серпентинизации перидотитов, что, как правило, подтверлдается обнаружением соответствующих пород [53]. [c.231] Все перечисленные геодинамические обстановки характерны для районов, где имеется сочетание необходимых и достаточных факторов, при которых возможно формирование серпентииизирован-ных перидотитов. Наличие растяжения литосферы, или ультрамедленного спрединга создают, с одной стороны, зоны трещиноватости, по которым морская вода способна проникнуть в глубинные горизонты коры, с другой стороны, зоны апвеллинга высокотемпературного мантийного вещества с благоприятными для серпентинизации термическими условиями на границе кора-мантия. [c.231] Вернуться к основной статье