ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эволюция магматической камеры в процессе ее формирования и остывания из "Океанический рифтогенез" Распределение эффективной теплопроводности (4.И) мол но рассматривать как одно из возможных распределений K(x,z), отражающее в самых общих чертах закономерности изменения интенсивности гидротермального теплообмена в коре (с глубиной и удалением от оси спрединга). Это распределение использовано в последующей серии расчетов, предназначенных для решения важной проблемы о влиянии скорости спрединга на форму и размеры осевого очага магмы. [c.163] Результаты моделирования, представленные на рис. 4.16, а, иллюстрируют динамику процесса приближения формы магматической камеры к стационарной . Здесь рассмотрен пример с полускоростью раскрытия К /2 = 2,5 см/год. Но он характерен для всех рассмотренных скоростей раскрытия. Во всех случаях форма камеры отличается от асимптотической не более, чем на 5% уже через 100-150 тыс. лет после начала внедрения, т.е. после 40-60 циклов внедрения магмы на оси спрединга. [c.164] Понимание процесса релаксации термического режима очага имеет исключительную важность при анализе эволюции гидротермальной активности по мере отмирания соответствующей ветви осевой зоны спрединга, происходящем, например, при локальном перескоке оси спрединга. Завершающие этапы гидротермальной активности в тектоно-магматическом цикле представляют особый интерес для процесса формирования местороадений сульфидных руд, так как в этих случаях образовавшиеся месторождения не перекрываются последующими излияниями лавовых потоков и существует большая вероятность их сохранения на поверхности дна океана. Однако необходимо подчеркнуть, что при численном моделировании процесса остывания очага магмы (см. рис. 4.16, б) предполагалось, что интенсивность гидротермальной активности не меняется во время остывания очага. Это не совсем верно для времен, представленных на этом рисунке. Следует олсидать поэтому, что процесс остывания, начиная со времен 30 ООО лет, будет проходить медленнее, чем следует из рис. 4.16, б. В последующем развитии модели будет учтено убывание гидротермальной активности одновременно с процессом заглубления границы проникновения гидротермальных вод по мере остывания очага. [c.164] В примерах, приведенных на рис. 4.15, полускорость спрединга равнялась 5 см/год. Такой процесс можно смоделировать как внедрениями интрузий с полушириной 50 м раз в 1000 лет, так и внедрениями интрузий с полушириной 25 м раз в 500 лет возможны и другие варианты. Геофизические и геологические данные не позволяют выбрать определенный вариант. Поэтому при анализе решений, рассмотренных выше, возникает естественный вопрос насколько полученные результаты зависят от принятых значений частоты внедрения интрузий. [c.164] Для анализа этой проблемы был проведен ряд сравнительных расчетов а) для полускорости спрединга У п = 5 см/год с внедрениями интрузий полушириной 5 м один раз в 100 лет (5м /100 лет), 25 м/500 лет и 50 м/1000 лет б) для Гуг =2,5 см/год с внедрениями 25 м/1 ООО лет и 50 м/2 ООО лет и в) для У /2 =1,0 см/год с внедрениями 50м/5 ООО лет и 100м/10 ООО лет. Результаты расчетов показали, что глубина кровли очага с точностью до 100-200 м перестает зависеть от ширины интрузии и соответствующей частоты внедрений как только время, прошедшее с начала процесса, включает в себя более 20 циклов внедрений с максимальной шириной интрузий из рассмотренного набора вариантов [23]. [c.164] Уменьшение глубины проникновения гидротермального теплообмена в коре от уровня изотермы солидуса 7=1150° С, принятого в предыдущих вариантах, до уровня реологической изотермы Т=125° С привело к снижению эффективной теплопроводности пород в области между изотермами до кондуктивной и, как показали расчеты, к поднятию кровли камеры на 250-300 м [23]. [c.165] Необходимо подчеркнуть, что рассмотренная модель является существенно нестационарной. Выделение скрытой теплоты при затвердевании и плавлении базальта значительно повышает тепловую инерционность среды и может иметь определяющее значение для формирования осевого очага магмы в разумные интервалы времени. Численные расчеты показали, что без учета скрытого тепла плавления кровля камеры поднималась от исходной глубины 7 км всего лишь на 0,5-0,7 км даже по прошествии 100 тыс. лет, тогда как в варианте с учетом скрытой теплоты к этому времени она поднималась на 5,5 км и устанавливалась на глубине около 1,5 км от поверхности дна, т.е. близко к своему стационарному пределу. Аналогично, если погружение кровли камеры на 1 км в модели ее остывания с учетом теплоты плавления достигалось за 13-15 тыс. лет, то в модели остывания без выделения тепла плавления та же амплитуда погружения кровли остывающей камеры достигалась всего лишь через 5-7 тыс. лет [25]. [c.165] Учет образования линзы базальтового расплава относится к наиболее трудным элементам в модифицированной модели осевого магматического очага. [c.166] В осевых зонах СОХ излияния лавы на поверхность должны ассоциироваться с наиболее крупными поступлениями магмы, осуществляемыми по накоплению определенной пороговой деформации растяжения. Именно тогда происходит элементарный акт спрединга в тектоно-магматическом цикле с заполнением образовавшейся щели магмой, формирующей интрузию данной ширины. Состав магматической линзы монсет обновляться несколько раз между циклами элементарного спрединга, обусловливающего внедрения интрузии, что может определять формирование очага магмы в быстро-и умеренно раздвигающихся хребтах. [c.166] Результаты численного моделирования процесса формирования и эволюции магматической камеры в присутствии линзы расплава иллюстрируются на рис. 4,17, а. Здесь представлен пример моделирования осевой камеры в коре быстро раздвигающегося хребта. Процесс наращивания коры воспроизводился эпизодическими внедрениями даек полушириной 50 м один раз в 1000 лет. Считалось, что процесс обновления состава линзы расплава в верхней части очага происходил в 2 раза чаще этих внедрений или совпадал с ними, т.е. в линзе расплава толщиной 350 м обновление состава новым с температурой Тма = ТМ= 1205° С происходил раз в 500 лет. Гидротермальная конвекция в осевой зоне апроксимировапась высокими значениями эффективной теплопроводности с максимумом Ко /Ко-28 в центре осевой области. [c.166] Рисунок 4.19, а иллюстрирует процесс формирования осевого очага магмы для хребтов со средними скоростями спрединга. Спрединг коры воспроизводился здесь эпизодическими внедрениями интрузий шириной 60 м один раз в 2000 лет. Период обновления состава линзы составлял в этом варианте один раз в 400 лет. В соответствии с сейсмическими данными нижняя граница области счета принималась на 1 км ниже, чем в случае быстро раздвигающихся хребтов. В модели, представленной на рис.4.19, о, учтен также факт, что интенсивность гидротермальной конвекции в осевой зоне хребтов с умеренными скоростями раздвижения, как правило, меньше, чем в осевой зоне быстро раздвигающихся хребтов. Поэтому максимальное значение эффективной теплопроводности К/Ко в осевой зоне хребта было принято равным 18 (в отличие от 28 в варианте рис. 4.17). [c.167] Динамику погружения кровли очага в режиме остывания камеры можно проследить на рис. 4.17, а и рис. 4.19, б для СОХ с быстрыми и средними скоростями раздвижения соответственно. Погружение кровли камеры в осевой части быстро раздвигающегося хребта (рис. 4.17, б) составляет 400 м, 650-700 м, 1,1-1,2 км, 1,4-1,6 км, 1,9-2,0 км после 5, 10, 20, 30, и 50 тыс. лет остывания очага соответственно. После 80 тыс. лет остывания кровля камеры погружается примерно на 2,5 км, и тогда очаг становится неразличим сейсмическими методами. Заметим, что учет спада интенсивности гидротермальной конвекции в процессе остывания очага замедляет остывание и приводит к уменьшению погружения кровли очага на 200-300 м за время 20-50 тыс. лет. [c.168] В целом гидротермальная активность, увеличивая теплоотдачу, сильно снижает время остывания очага. Расчеты показали, что без гидротермального теплообмена кровля очага через 40 тыс. лет остывания будет почти на 1 км выше, чем с учетом конвективного вьшоса тепла. Тяготение гидротермальной активности к центру области имеет следствием ускоренное погружение кровли камеры у оси и отставание этого процесса на периферии (см. рис. 4.17, б). За счет этого плоская форма кровли камеры будет сохраняться в течение длительного промежутка времени остывания магматического очага [23]. [c.168] Вернуться к основной статье