Экология СПРАВОЧНИК

Решение получалось разложением искомого распределения температуры в ряды Фурье. Вдали от оси (х = 0), где горизонтальные градиенты температур были пренебрежимы, глубины изотерм были близки к полученным в моделях [396, 424]. В то же время учет эффекта скрытой теплоты плавления позволил Н.Слипу более корректно описать высокотемпературный режим приосевой области океанической литосферы и даже приблизиться к имитации теплового режима подосевой магматической камеры [494].[ ...]

Анализируя результаты расчетов модели, Д.Вилсон с соавторами [561] приходят к выводу о том, что сужение подосевого магматического очага книзу может быть объяснено лишь в рамках модели, когда температура конвергирующей магмы в очаге заметно ниже температуры солидуса материала нижней коры. В этом случае конвекция в очаге сможет охлаждать нижнюю кору и создавать очаг, расширяющийся кверху.[ ...]

Следует иметь ввиду, что в процессе охпажде-нш плотность расплава после выделения и осаждения из него кристаллов, как правило, уменьшается [113]. Следовательно, если кристаллы растут на стенках камеры или очень быстро выпадают на дно, то в верхней части камеры будет формироваться облегченный расплав, что будет способствовать подавлению конвекции в масштабах очага. Поэтому наиболее вероятной причиной конвекции в очаге может служить эпизодическое возобновление объема жидких базальтов в очаге магмы за счет их поступления из зон сегрегации расплава на глубине. Термический аспект конвекции магмы в очаге моделируется в модели [561] подбором стоков тепла в нижней части очага и сопряженных им источников тепла в верхней половине очага. Предпочтительная модель осевой зоны предполагает температуру вещества, поступающего в осевую зону около 1250 °С (при температуре Г=1340°С на глубине г= 100 км в основании области счета) и среднюю температуру магмы в очаге 1150°С (см. рис. 4.9).[ ...]

Моделирование, проведенное в [439; 348], подтвердило тот факт, что гидротермальное охлаждение существенно увеличивает прочность осевой литосферы на растяжение через увеличение ее мощности. Так, для медленных хребтов (с полуско-ростью спрединга V=l см/год) толщина литосферы на оси без гидротермального охлаждения составила бы всего около 2 км и оставалась бы заметно меньшей толщины коры (6 км). С учетом же гидротермального фактора с эффективным числом Нуссельта Nu = 6-10 толщина литосферы медленно раздвигающихся хребтов на оси заметно превосходит толщину коры и это согласуется с сейсмическими наблюдениями на Срединно-Атлантическом хребте.[ ...]

Для быстро раздвигающихся хребтов (полускорость V= 5 см/год) толщина литосферы составляет около 1/2 толщины коры и с учетом гидротермального фактора. Характерно, что вдали от оси хребта распределение температур в литосфере в моделях [439] и [348] получается близким к остывающему полупространству (рис. 4.10, б). Эта ситуация не меняется и в модели с течением мантии с нелинейной реологией пород [199], подтверждая тот факт, что температурное поле вдали от оси хребта нечувствительно к деталям течения пород в мантии.[ ...]

Процессы генерации океанической коры и формирования термического режима литосферы, включающие и образование подосевого очага магмы, тесно связаны с выделением расплава под осевыми зонами спрединга вследствие адиабатической декомпрессии при апвеллинге мантийного материала, а также с механизмами миграции расплава от зон его сегрегации в мантии до осевой зоны генерации коры. Анализу этих механизмов посвящено много моделей [507, 504, 505,211, 212, 506, 438, 162, 163,200].[ ...]

Предполагалось, что моделируемые механизмы миграции расплава должны отвечать двум основным условиям [504]: 1) миграция расплава должна быть достаточно быстрой, чтобы удалять образующийся расплав из мантии, так как нет геофизических доказательств присутствия на глубинах в мантии более 25% расплава; 2) должна существовать заметная горизонтальная компонента миграции, концентрирующая расплав в осевой зоне, так как чисто вертикальная миграция не может обеспечить генерацию всей мощности океанической коры. Что касается самих путей миграции, то предполагалось, что связанная сеть каналов для миграции жидкого базальта образуется вдоль граней кристаллов и способна переносить жидкий расплав даже при 1%-ном содержании расплава [507, 503, 504, 505].[ ...]

М.Шпигельман и Д.Маккензи [507] первыми представили анализ течения расплавленной фракции и оценили распределение пористости пород океанической литосферы в осевой области СОХ. В модели они касались лишь механических аспектов проблемы, без анализа задач распределения температуры пород и механизма генерации расплава.[ ...]

Рассматривая уравнения, описывающие движение подвижного вязкого расплава в деформируемой матрице, они показали, что градиенты давления будут фокусировать расплав к оси. Но из данной работы также следует, что этих градиентов явно недостаточно для осуществления наблюдаемой горизонтальной миграции расплава в сторону оси, в случае, если вязкость среды будет меньше 1021 Па с. Отсюда вытекает необходимость поиска других эффективных механизмов фокусировки расплава.[ ...]

В работе [503] предпринята такая попытка включить новые механизмы плавучести расплава и матрицы, обусловленные термическим расширением пород и композиционным эффектом. Основной вывод этой модели заключался в том, что комбинация термической и композиционной плавучести приводит к слабой зависимости толщины коры от скорости спрединга. Отметим, что в модели [507] был сделан вывод об уменьшении мощности изверженной коры с увеличением скорости спрединга, что противоречило геофизическим данным. Композиционная плавучесть способствует локализации течения у оси спрединга, но при этом область миграции расплава остается все-таки заметно шире оцениваемой из геофизических наблюдений. То есть дополнительного градиента давления от композиционной плавучести недостаточно, чтобы сфокусировать течение расплава к оси, и вертикальная компонента миграции расплава остается доминирующей и в этой модели течения.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Распределение температур и коровый очаг магмы в модели с распределенными источниками и стоками тепла в осевой зоне литосферы СОХ, по [561]

Упрощенная схема, демонстрирующая модель миграции расплава со слоем повышенной проницаемости в основании литосферы, по [504]

Трехмерные модели распределения температур в осевой зоне СОХ с миграцией расплава и учетом нерегулярностей в простирании оси хребта, по [506]

Термическая модель формирования магматического очага рифтовой зоны СОХ, по [288]

Вернуться к оглавлению