Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
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 мантии при охлаждении ниже температуры 500° С. В дальнейшем проблема серпентинизации ультраосновных 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].
Считается, что для серпентинизации перидотитов необходимо выполнение трех условий: 1) наличие ультраосновных пород; 2) наличие гидротермальной циркуляции морской воды, проникающей
по системам трещин и пор до границы кора-мантия и 3) наличие благоприятных температурных условий (Т =300-500° С), при которых проходит реакция серпентинизации. Переход перидотита в серпентинит влечет за собой значительные изменения в физических свойствах пород (плотности, скорости сейсмических волн, прочности и т.д.). Так, если допустить, что мантийные ультрабазиты имеют плотность 3,3, а серпентиниты 2,55 г/см3, то можно оценить степень серпентинизации, которая в первом приближении линейно зависит от плотности. Скорости сейсмических волн также зависят от степени серпентинизации [202, 95].
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].
В модели предполагалось, что зона проникновения открытых трещин и, следовательно, глубина циркулирующей морской воды, определялись границей хрупкопластичного поведения коры (Т = 725 °С [276]), ниже которой закрываются микротрещины, а также допускалось, 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.
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%.
На рисунке 7.5, б показано полученное в резуль-
Время, с
® д?св, мГал
Рис. 7.5. Сопоставление строения литосферы Лабрадорского хребта, полученного в результате моделирования, с геофизическими данными, по [53]
а - фрагмент временного разреза по профилю 17 (см. рис. 7.1, б) с данными гравиметрии (точками показана гравитационная аномалия, рассчитанная по модели с учетом "габброидного корня") и магнитометрии; б - глубинное строение вкрест простирания хребта на основе результатов моделирования (точками показано положение фундамента по сейсмическим данным), сверху - рассчитанные аномалии AgCB (без учета "габброидного корня"). Горизонтальные масштабы на а и б совпадают
тате моделирования глубинное строение верхней части океанической литосферы на настоящий момент времени; слой 1 - осадочная толща, мощность которой рассчитывалась на основании возраста коры с последующим выравниванием поверхности; слой 2 - кора постоянной мощности (4 км); ниже пунктирной линией показана граница, выше которой степень серпентинизации такова, что плотно-стные и сейсмические свойства пород, слагающих эту толщу, близки к соответствующим свойствам пород нижней части коры [53]. При том что расчеты, как отмечалось, носили оценочный характер, полученный рельеф фундамента, в частности, горизонтальные размеры и амплитуда осевого понижения, хорошо согласуется с сейсмическими данными (см. рис 7.5, а). Часть верхней мантии на крыльях хребта, где ультрабазиты претерпели определенную степень серпентинизации, сейсмически не от-
