Аккреция океанической земной коры в условиях медленного спрединга (по материалам систематических геофизических съемок на Канаро-Багамском геотраверсе)

Мащенков, Сергей Павлович

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Аккреция океанической земной коры в условиях медленного спрединга (по материалам систематических геофизических съемок на Канаро-Багамском геотраверсе)
ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Аккреция океанической земной коры в условиях медленного спрединга (по материалам систематических геофизических съемок на Канаро-Багамском геотраверсе)"

5 Ой

Комитет Российской Федерации по геологии и использованию недр Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и Минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология)

На правах рукописи

УДК 551.24:551.14:550.83.015(261-191.2)

Мащенков Сергей Павлович

АККРЕЦИЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ В УСЛОВИЯХ МЕДЛЕННОГО СПРЕДИНГА

(по материалам систематических геофизических съемок на Канаро-Багамском геотраверсе)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Специальность 04.00.10. - геология океанов и морей

04.00.12. - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте геологии и Минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология)

Официальные оппоненты:

• Академик РАЕН, доктор геол.-мин. наук С. А. Ушаков

• Профессор, доктор физ.-мат. наук А. Н. Храм о с

• Доктор геол.-мин. наук И. И. Абрамович

Ведущая организация - Институт Океанологии РАН

Специализированного совета по присуждению ученых степеней Д.071.14.01 при ВНИИОкеаш сология. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ВНИИОкеаш еология по адресу: С-Г1етсрбург, н.р. Мойки, 120, к.58.

Отзывы на автореферат проси.и присыпать по адресу:

190121 г. Санкт-Петербург, Английский пр. (Маклнна), д.1, ВНИИОкеангеология, Ученому секретарю Спецсовета Андреевой И.А.

факс. (812)-114-14-70

Автореферат разослан " 21 " ноября 1994г.

им. П.П.Ширшова

Ученый секретарь Специализированного совета Д.071.14.01

И.А. Андреева

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

С внедрением новейших технологий геолого-геофизических исследований Мирового океана в последнее десятилетие достигнут значительный прогресс в понимании процессов образования и эволюции океанической земной коры, представляющей почти две трети поверхностной геологической оболочки планеты. Многолучевыми эхолотными системами выделены нетрансформные нарушения океанических рифтов, что привело к разработке концептуального представления об их сегментации. Сейсмометрическими работами ШГСП изучена геометрия магматических камер в центрах спрединга и глубинная структура зрелой океанической коры. Сейсмологическими наблюдениями установлено наличие осевого сейсмогенного литосферного слоя под низкоскоростными срединно-океаничсскими хребтами (СОХ). Детальными гравиметрическими исследованиями с применением методики ЗО-моделирования выявлены вариации мощности коры вдоль "медленных" центров спрединга. Спутниковые альшиетричеекке ст>емки, покрывающие весь Мировой океан, и региональные компьютерные сводки магнитных данных позволили на новой фактической основе рассмотреть тектонические модели глобального уровня. Глубоководным бурением опробованы породы низов океанической коры, чем в значительной мере снижена неопределенность моделей при интерпретации геологических и геофизических данных. Одновременно с поступлением новой информации развиты количественные геомеханические модели, существенно продвинувшие понимание процессов формирования океанической коры.

Объем новой информации и теоретическое моделирование привели к обоснованию двух концептуальных представлений, отвечающих новой парадигме океанской геотектоники. Во-первых, на смсну исходному положению тектоники плит о двумерном епрединге, который приводит к равномерной аккреции вдоль дивергентных границ литосферных плит, разделенных регулярно распределенными трансформными разломами на стационарные спрединговые ячейки, пришла модель сегментированного магматического апвеллинга, из которой следует, что индивидуализированные сегменты океанического рифта, в том числе разделенные "нежесткими" нарушениями, развиваются относительно независимым образом. Во-вторых, геоморфологические, геофизические и геохимические характеристики "быстрых" и "медленных" спрединговых центров и их численное моделирование свидетельствуют о различиях процессов корообразования для этих океанических тектонотипов. Более сложным и существенно трехмерным в свете данных, полученных с использованием новейших гсотехнологий, представляется процесс аккреции океанической коры при медленном епрединге, что приводит к возникновению структурных неоднородностей, "отпечатанных" в геофизических характеристиках.

Природа временных и пространственных вариаций спредингового процесса до сих пор недостаточно изучена, поскольку основные усилия сосредоточены на наблюдениях современных процессов в центрах сг/рединга. Исследования океанических рифтов проводятся в рамках национальных научных программ RIDGE (США), BRIDGE (Великобритания), FARA (Франция, США). В России основной объем данных в пределах СОХ получен при геологических работах на глубоководные полиметаллические сульфиды (ГПС) подразделениями РОСКОМНЕДРА (ранее МинГео СССР) и институтами Академии Наук. Международный комитет InterRIDGE осуществляет координацию программ изучения центров смредшгга и вырабатывает рекомендации по дальнейшему развитию исследований.

По мерс накопления данных в пределах СОХ осознается необходимость натурных наблюдений вне осевых юн, что позволит связать неоднородности аккреционных процессов на дивергентной границе с аволюцией океанской литосферы. За рубежом первые попьпкн более широкого рассмотрения сегментации океанической коры предприняты в рамках американской программы NRL (Natural Research Laboratory) /Tucholke е.а.,1991/ и французского проекта SARA ("Segmentation Ancienne de la Ridge Atlantique") /Patria е.а.,1990/. В России (ранее СССР) такой подход начал развиваться намного раньше, с реализацией программы океанских re фавсрсов - репрезентативных трансокеанических полос систематического геолого-геофизического картографирования. Основные

принципом доисследования и принятыми $ мировом геосообществе стандартами создания согласованных баз данных;

- сформулировать концептуальную модель банка региональных геолого-геофизических данных в океане а реализовать ее в виде модульной компьютерной системы открытого типа, обеспечивающей накопление информации, картогра-фировапие и интерпретацию;

- развить методические приемы трехмерного гравимагнитного моделирования, возрастного анализа геофизических характеристик и осуществить комплексную интерпретацию данных в рамках методологии максимального использования внутри.цетодных возможностей и поиска перекрытия структуры решений в различных специализациях.

Оригинальный фактический материал, положенный к основу диссертации, получен в ходе экспедиционных геофизических работ подразделений ассоциации "Сссморгеолопи" на KBIT. Использованы фондовые материалы с результатами производственных рейсов Мишео СССР (РОСКОМНЕДРА), проведенных под эгадой МГС и по программе геологоразведочных работ на ГПС, а также результаты гидромагнитных съемок ГУНИО ВМФ. Эти данные переведены в цифровую форму и переобрабогапы. В компиляцию включен значительный обьем цифровой батиметрической и магниюмсгрической ин^юрмации, полученной из Атлантического Центра Геонаук (Канада) и Национального Геофизического Центра Данных (США). Использованы многочисленные публикации, в том числе, детальные батиметрические каргы /Tucholke е.а.,1988; Purdy с.а.,1990/, карты мантийных аномалий Буте /Lin е.а.,1990; Morris, Detrick,199]/, сводные карты магнитных аномалий /Verhocf е.а.,1992; P.oest е.а.,1992/, карта гравитационного поля по спутниковым данным /Sandwell е.а.,1993/, цифровой файл с координатами разломов Атлантики /Müller, Roest.1992/, временные сейсмические разрезы ШГСП /Multer е.а.,1984; White е.а.,1990/, а также отчеты Проекта Глубоководного Бурения.

Методика исследований предусматривала широкое использование компьютерных технологий обработки, картографирования и интерпретации геофизических данных. После создания согласованных баз данных информация переводилась в форму грида по алгоритму минимума кривизны поверхности /Briggs,1974/. При плотностном и магнитном моделировании применялись разнообразные способы решения прямых и обратных задач гравии магнитометрии в двумерной и трехмерной постановке, методика геохропо-логической интерпретации аномального магнитного ноля (АМП), кросспектральшлй анализ аномалий поля силы тяжести и глубин дна. Все методические приемы реализованы в виде программного обеспечения, функционирующего!) среде IBM/PC-совместлмых компьютеров.

Личный вклад автора выражается в непосредственном участии во всех стадиях исследований, включая планирование работ на гсотраверсе, сбор фактического материала в рейсах научно-исследовательских судов (два из которых проводились иод его научным руководством), проведение плановых научно-исследовательских работ ВНИИОкеангеология в качестве ответственного исполнителя, внедрение результатов разработок в практику морских производственных геологических opiamnaumi. Проблемой изучения глубинного строения океанической литосферы автор занимается с начала 80-х годов, с 1988 года им осуществляется научно-методическое руководство работами по программе- Канаро-Багамского геотраверса. Научный вклад автора состоит в решении следующих вопросов:

• разработке методических принципов унификации геофизической информации в согласованных цифровых базах данных по геотраверсам;

• обосновании концептуальной модели банка данных по региональной геофизике океана и ее реализации в виде модульной компьютерной технологаи открытого типа;

• обнаружении среднемасштабной сегментации САХ между разломами Кейн и Атлантис па основе комплексной интерпретации геоморфолого-геофизических данных;

• описании тектонических моделей образования V-образиых структур и внеосевых магматических очагов;

принципы этой методологии разработаны Ю.Е.Погребицкнм в начале 80-х годов, а успешное завершение цикла работ на Анголо-Бразильском геотраверсе /Погребипкий и др., 1990/ убедительно продемонстрировало се преимущества для решения фундаментальных проблем океанской теологии.

Рассмотрение пространственно-временного аспекта проблемы аккреции коры требует "взгляда" на все геологическое пространство, сформированное в ходе спрсдинга, от окраин океана до рифтовой зоны. Единственное средство такого охвата представляют спутниковые съемки, однако их разрешающая способность недостаточна. Существует "белое пятно" в масштабах дистанционного картирования между детальными исследованиями СОХ и глобальной сетью спутниковых измерений. Этот разрыв заполняется систематизацией комплексной геолого-гсофизической информации по океаническим геотраверсам на основе обобщения цифровых данных по сети наблюдений, протяженность и ширина которой позволяет охарактеризовать весь эволюционный ряд структур в провинциях спрсдинга.

Один из ключевых вопросов, на который еще не получено ясного ответа - имеет ли сегментация "медленных" океанических рифтов первично-магматнческое или первично-дизъюнктивное происхождение. Иными словами, что приводит к поверхностному геоморфологическому выражению сегментации океанической коры и ее проявлению в геофизических характеристиках: неоднородности структуры мантийного аивеллшна или гсо-мсханнческие процессы в литосфере.

Актуальность представляемой работы заключается, таким образом, в необходимости дальнейшего развития теории тектоники плит и, в частности, в решении одной из ее центральных проблем - аккреции океанической коры в эволюционном аспекте, что открывает новые перспективы для увязки истории геологического развития Мирового океана, его минерагении и глобальных географических изменений. Соответствие проблематики работы современным запросам наук о Земле проистекает из прямой связи темы диссертации с отечественной НТП "Мировой океан" Миннауки РФ и рядом международных проектов: "Компиляция магнитных данных", "Цифровая обработка геотрансектов", "Циркум-Атлантик".

Цель работы - установить закономерности процесса аккреции океанической коры при медленном спрединге, исследовать его пространственно-временные изменения иих влияние на структурные особенности коры, отраженные в геофизических характеристиках.

В качестве основного объекта исследований выбрана полоса Центральной Атлантики между 23° и 29°с.ш., где проводятся систематические исследования по программе Канаро-Багамского геотраверса (КБГГ). Эти полоса - гектоиотш/ический репюн медленно раскрывающегося океана, перспективный на ГПС и другие полезные ископаемые. 0(шошш£ладад10!££лишвашш:

• выяснить связи между современными проявлениями сегментации СОХ и структурными пак)народностями коры, зафиксированными в геофизических характеристиках других провинций спрединга;

• проследить эволюцию земной коры в ходе раскрытия океана и объяснить аномалии ее структуры;

• оценить численные геомеханические модели аккреции океанической коры с позиций систематического геофизического картирования;

• на основе геоисторического анализа магнитных аномалий проследить пространственно-временные вариации спредингового процесса и получить возрастную привязку геофизических характеристик;

• изучить происхождение \-образных структур, определить "время жизни" нетрансформных нарушений и сегментации коры.

Для оценки возможностей геотраверсного натурного эксперимента и эффективного использования его результатов необходимо было также решить рад задач методического и технологического характера:

- разработать технологию формальной и содержательной унификации геофизических материалов для проведения цифровой компиляции в соответствии с

• изучении пространственно-временных вариаций низкоскоростного спредингового процесса в сопоставлении со структурными неоднородностями земной коры;

• уточнении представлений о происхождении аномальной структуры коры вблизи зон раз-ломных нарушений за счет привлечения результатов интерпретации гравимапштных данных при истолковании особенностей волновых полей сейсмических временных разрезов.

Ряд затронутых в диссертации вопросов разрабатывался автором совместно с коллегами. Методические и технологические решения представляют конкретную реализацию методологии геотраверсных исследований в океане, которая была обоснована Ю.Е.Пог-ребицким. Изучение плотностной структуры литосферы с использованием адмиттанс-технологии проводилось вместе с Е.Г.Астафуровой и И.В.Беляевым. Амплитудные характеристики магнитных аномалий исследовались совместно с Е.Г.Астафуровой. АЛ.Писка-ревым было обращено внимание на связь возрастной изменчивости АМП с естественной остаточной намагниченностью и железистостью базальтов. Идентификация линейных магнитных аномалий осуществлена вместе с В.Ю.Глебовским. Проблема среднемасштабной сегментации САХ исследована, благодаря кондиционной карте рельефа дна, построенной Е.В.Бочаровой.В работе использованы сейсмические материалы, обработанные Н.В.Ба-линой, С.К.Шкарубо (ГП МАГЭ), Л.А.Дараган-Сущовой, А.Д.Павленкиным и С.В.Степановым, вместе с ними проводилась геологическая интерпретация разрезов. Вопрос пространственно-временной нестабильности спрединга в Атлантике и ее связи с движениями литосфсрных плит изучался совместно с В.Роестом (Геологическая Служба Канады). Часть расчетов и карт выполнена автором в Атлантическом Центре Геонаук (Дартмут, Канада).

Реализация работы была бы невозможна без каждодневного сотрудничества с М.С.Корневой, осуществлявшей программную поддержку исследований автора. В созданной под методическим руководством диссертанта компьютерной технологии использованы программные модули Э.А.Ванневой, В.Г.Боярских (СПбФ ИЗМИРАН), Н.М.Костецкого, А.С.Помпеева, Д.В.Краснова (СПбГУ), В.А.Яновского (СПбФ ИЗМИРАН), Д.Ф.Калинина (ВИРГ), С.А.Меркурьева (СПбФ ИЗМИРАН), Э.Джонсона (Британская Антарктическая Служба), а также Р.Годсона, Л.Корделл, Дж.Филиппса, Р.Блэйкели, М.Вебринга (Геологичесхая Служба США).

1. Изучение и моделирование структурно-вещественной эволюции земной коры океана обеспечивается постановкой специального натурного эксперимента, сочетающего унифицированные площадные и профильные геолого-геофизические наблюдения в разновозрастных областях, что реализуется отработкой геотраверсов, пересекающих провинции спрединга. Канаро-Багам~кий геотраверс - репрезентативное сечение литосферы медленно раскрывающегося океана.

2. Модульная компьютерная технология, включающая предбанковскую обработку материалов, режим прямого доступа к багам данных, блоки автоматизированной картографии, количественной интерпретации, позволяет организовать комплексный натурный эксперимент, обобщить информацию и осуществить 40-моделиро-вание - провести пространственно-временной анализ геофизических характеристик.

3. Сегментация зрелой океанической коры проявляется в сочетании нескольких структурных планов, обусловленных изменениями режима аккреции в ПФКоцентре спрединга и переработкой литосферы вблизи зон тектонических нарушений при серпентинизации пород верхней мантии.

4. Низкоскоростной спрединг - существенно нестационарный процесс, что отражается в изменениях простирания рифтовой оси, ее смещениях, вариациях темпа раскрытия и асимметрии аккреции коры. Эволюционная перестройка литосферы отражена в смене характера изостазии (упругая плита - Эйри) и возрастной изменчивости магнитоактивного слоя. При изменениях направлений движений в системе рифт-трансформ развиваются внеосевые аккреционные центры, функционирование которых приводит к дополнительному осложнению структуры земной коры.

5. Среднемасштабная сегментация "медленного" центра спрединга имеет долго-живущий характер и проявляется в различиях геомеханических характеристик разреза и интенсивности аккреции коры, которая тесно связана с Зй-структурой мантийного апвеллинга. Комплексный анализ геофизических и геоморфологических "отпечатков" сегментации позволяет идентифицировать преимущественно "геомеханический" и преимущественно "магматический" сценарии аккреционного процесса. Сочетание термического возмущения с разломообразованием вблизи У-образных структур и резких изгибов оси рифта является благоприятным фактором для гидротермальной активности.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что проблема аккреции океанической коры решена нз основе системного рассмотрения геофизических данных для всего эволюционного рядя структур от современного центра спрединга до краевых частей океана.

Впервые обосновано положение о среднемасштабной сегментации САХ, развиты представления о ее долгоживущем характере и оценено время "жизни" сегментов. Предложены модели формирования У-образных структур и развития внеосевых аккреционных центров в бортах трансформных разломов. Определен возрастной рубеж смены стилей изостатической компенсации океанической литосферы. На систематическом материале исследована возрастная изменчивость магнитоактивного слоя. По комплексу данных выявлены "отпечатки" палеотрансформного разлома к югу от зоны разломов Атлантнс. Подтверждена интерпретацией [рзвимагнитных данных серпентинитовая гипотеза происхождения аномальных слоев в нижней части коры вблизи тектонических нарушений.

Ряд картографических материалов: карта мантийных аномалий Буге для района развития литосферы возрастом до 50 млнлет, расчетная карта мощности земной коры по результатам ЗО-гравитационного моделирования, детальная цифровая карта возраста литосферы, карта остаточных магнитных аномалий, - не имеет аналогов.

Новые методические решения получены при создании согласованной базы данных но АМП (определение уровня относимости, увязка многолетних наблюдений), редуцировании аномалий поля силы тяжести (расчет региональных уровней приведения на основе статистического анализа гридированной информации), моделировании плотностной структуры литосферы с использованием адмиттанс-технологии (картирование остаточных аномалий и возрастной анализ наборов данных), проведении геоисторического анализа магнитных аномалий (использование модели утолщенного инверсионного магнитоактивного слоя).

• Компьютерная поддержка банка данных КБГТ содержит ряд оригинальных технологических и программных решений, позволяющих организовать массовую цифровую обработку большого объема данных на дешевых персональных компьютерах класса 1ВМ/РС.

• возможностью использования результатов анализа чеоднородностей структуры океанической земной коры при тектоническом и минерагеничсском районировании;

в перспективами прогноза участков низкоскоростного центра спрединга па ГПС с учетом границ среднемасштабной сегментации;

• экономической целесообразностью проведения работ по принципу доисследования: использование развитых в работе принципов унификации геофизической информации может существенно удешевить реализацию новых проектов регионального изучения Мирового океана;

• технологической совместимостью разработанной компьютерной технологии открытого типа с разнообразными видами геофизических работ на акваториях океанов, шельфов, в Арктике и Антарктике, что обеспечивает ее адаптируемость к новым съемочным объектам.

Реализация результатов работы заключается в разработке концепции формирования океанической коры при медленном епрединге и создании фундаментального банка геофизических данных для использования при геотектоническом синтезе и минерагеническом районировании Мирового океана, выборе направлений геологоразведочных работ. Банк

данных реализован в виде конкретной компьютерной системы, обеспечивающей информационную поддержку региональных геофизических работ.

Комплекс данных КБГТ учитывался при создании тектонической карты Атлантического сегмента Земли (Ю.Е.Погребицкий,1993). Результаты ЗО-гравитационного моделирования, приведенные в диссертации, использованы для оценки сейсмотектоническою потенциала плотностных нсоднородцостей верхней мантии Центральной Атлантики (С.А.Болдырев и др., 1994). Картографические материалы по АМП переданы во ВСЕГЕИ для включения в карту магнитных аномалий Мира (Отв.рсдактор Н.М.Соловьева). Цифровая магнитометрическая и батиметрическая информация, представленная в диссертации, использована в базе данных международного Проекта Компиляции магнитных данных но Арктике и Северной Атлантике (R.Macnab е.а.,1993). Результаты автора по геоисторическому анализу мапштных аномалий применялись при создании количественных плитотектонических моделей (D.Mullcr е.а.,1992) и цифровой базы данных о возрасте дпа Мирового океана (D.Mullcr е.а.,1993).

Созданные в ходе работы над диссертацией пакеты программ внедрены в производственные организации. В ГП ПМГРЭ (гЛомоносов) передана система экспресс-обработки геофишческих данных при проведении экспедиционных работ, в ГП МАГЭ (г.Мурманск) -комплекс программ картографирования и интерпретации гравимапштных данных. Ряд программ активно используется в различных отделах ВНИИОкеангеология.

Результаты исследований автора легли в основу разработки раздела "Геотравереы" программы "Мировой океан" Миннауки РФ и "Научно-методических основ региональных исследований глубинного строения литосферы океанов на базе трансокеанических геотраверсов, глубоководного бурения, морских и спутниковых геофизических данных" РОСКОМНЕДРА, а также широко использовались при проектировании научно-иеследо-вательских рейсов судов ассоциации "Севмортеология".

Апробация работы. Основные результаты и отдельные положения диссертации докладывались автором на различных отечественных и международных научных симпозиумах: Всесоюзном семинаре "Геологическая интерпретация гравимапштных аномалий" (Ленинград, 1986), 7-9 Всесоюзных школах морской геологии (Геленджик, 1986,1988,1990), Всесоюзном совещании "Тектоника литосферных плит" (Звенигород,1987), Всесоюзной конференции по морской геофизике (Баку, 1987), 111 Съезде советских океанологов (Ленинград, 1987), III, IV и VI Межведомственных конференциях по новейшим достижениям в морской геологии (Ленинград, С-Петербург, 1990,1992,1994), Осенней сессии Американского Геофизического Союза (Саи-Франциско,1990),ХХ Генеральной Ассамблее Международных Союзов Геофизики и Геодезии (Вена,1991), Всероссийском семинаре "Электромагнитные исследования морей и океанов" (Москва, 1992), Международной конференции по разведочной геофизике "SEG-92" (Москва, 1992), 29 сессии Международного Геологического Конгресса (Киото,1992), Генеральной Ассамблее Международной Ассоциации Геомагнетизма и Аэрономии (Буэнос-Айрес,1993), Междисциплинарном симпозиуме InterRIDGE (Дарэм,1993), международных конференциях "Тектоника плит" памяти Л.П.Зоненшайна (Аксакове,1993) и "Морская и аэрогравиметрия'94" (С-Петербург, 1994).

Доклады, подготовленные диссертантом совместно с коллегами, представлялись также на Осенних и Весенних сессиях Американского Геофизического Союза (Сан-Франциско, 1991, Монреаль, 1992), Конференции Канадского Геологического общества (Вольфвиль, 1992), Международной конференции "Геофизика и современный мир" (Москва, 1993).

Научные проблемы, затронутые в диссертации, обсуждались на заседаниях семинаров Отдела Региональных Исследований Атлантического Центра Геонаук Геологической Службы Канады (Дартмуг.1991,1992), отдела геологии и геофизики Вудсхоллского океанографического института (Вудсхолл,1992), рабочих групп по цифровой обработке геотрансектов Межсоюзной Комиссии по Литосфере (Вена,1991; Киото,1992), по картированию магнитных аномалий континентов и океанов Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии (Вена,1991; Буэнос-Айрес, 1993), на открытой дискуссии "Взаимосвязь между магматической и тектонической сегментацией" симпозиума InterRIDGE (Дарэм,1993).

Диссертант неоднократно выступал с изложением результатов своих работ на на заседаниях Ученого Совета ВНИИОкеангеология, научно-технических советов ГП ПМГРЭ, ГП МАГЭ, ГП"Севморгео". Диссертация в целом обсуждалась на заседании Ученого Совета ВНИИОкеангеология.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 60 работах, в том числе в пяти коллективных монографиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения общим объемом 384 стр. (154 рис., 5 табл., лит. 363).

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность руководителю работ по проблеме океанских геотраверсов члену-корреспонденту РАН Ю.Е.Погребицкому за постоянное внимание и поддержку исследований на всех стадиях работы. Благодаря его научному предвидению, в середине 80-х годов было выбрано положение Канаро-Багамского геотраверса, в пределах которого впоследствии отечественными и зарубежными экспедициями были получены новые фундаментальные данные, использованные при обосновании положений диссертации.

За каждодневную помощь в ходе исследований диссертант благодарит членов своей научной "команды" С.А.Андрианова, Е.Г.Астафурову, Е.В.Бочарову, В.Ю.Глебовского,

A.В.Занончека, М.С.Кориеву, Е-Д.Соколову, С.В.Степанова, С.Ф.Стоянова. На ранних этапах работы плодотворным было сотрудничество с Э.А.Ваниевой, С.М.Жолондзом, Т.А.Пылаевой.

Автор считает приятным долгом выразить благодарность профессору Р.М.Деме-ницкой, в чьей научной школе формировалось его исследовательское мировоззрение, академику РАЕН Э.МЛитвинову, под руководством которого он начинал заниматься затронутыми в диссертации проблемами, и директору института академику И.С.Грамбергу, с которым он имел возможность обсуждать рассматриваемые в работе вопросы.

Исключительно важным является многолетнее сотрудничество автора с коллегами-геофизиками П.П.Авдюшкиным (ЦКП ВМФ), С.В.Аплоновым (ЦГИ "Тегис"), С.А.Болдыревым (ИФЗ РАН), А.Г.Гайнановым (МГУ), A.M. Городницким (ИО РАН), Ю.Д.Малютиным (МАГЭ), Е.Г. Мирлиным (ГЕОХИ), П.А.Строевым (ГАИШ), Б.Д.Угловым (ЦНИГРИ), И .Я.Французским (МАГЭ).

Безусловно плодотворными оказались контакты с коллегами из Геологической Службы Канады Р.Макнабом, Дж.Верхоефом, В.Роестом, что позволило довести уровень обработки, представления и интерпретации дглных до стандартов, принятых в мировом геосообществе. Ценные советы, консультации и препринты публикаций бьии получены от С.И.Андреева,

B.Э.Волка, Х.-Й.Гетце, И.Н.Горяинова, Н.Грнндлэй, Н.И.Гуревич, Р.Детрика, Л.В.Дмитриева, Е.П.Дубинина, Л.П.Зонентайна. Б.Кометта. С.Г.Краснова, ЖЛина, К.Макдональда, В.Р.Мелихова, А.Д.Паютенкина, М.Парди, АЛ.Пискарева, Р.Покални, Ш.Сриваставы, М.Тивея, А.И.Трухалева, Б.Тухолке, В.И.Устрицкого, Дж.Фокса.

В ходе работы по созданию банка данных и проведению цифровой обработки информации осуществлялось тесное взаимодействие с Центром Обработки Информации "Полюс" (руководитель - В.А.Кацев), отделом информационных систем (зав.отделом А.З.Бур-ский) и другими научными группами института, занимающимися созданием проблемных баз данных (М.Н.Григорьев, ГЛЛейченков). Диссертант признателен сотрудникам этих коллективов за техническую и консультационную помощь.

Автор благодарит всех сотрудников ГП МАГЭ (начальник экспедиции Р.Р.Мурзин) и ГП ПМГРЭ (начальник экспедиции ВД.Крюков), обеспечивших проведение геолого-геофизических работ на Канаро-Багамском геотраверсе. Особая признательность выражается А.Н.Рыбникову, Д.Н.Кузубу, М.С.Белоусову, возглавлявшим экспедиционные работы. За помощь в подготовке рукописи диссертации и демонстрационной графики автор благодарен С.И.Ивановой, И.А.Куркиной, И.С.Чекаловой.

Завершающая стадия работы выполнялась при финансовой поддержке Международного Научного Фонда (ISF grant NSXOOO).

ГЛАВА 1. МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ КОРЫ - СОСТОЯНИЕ

ПРОБЛЕМЫ

Во вступительной главе диссертации отмечается важность проблемы аккреции океанической коры для создания теории глобального тектогенеза и решения задач практической геологии и дается обзор результатов геолого-геофизических наблюдений и численного моделирования, необходимых для рассмотрения этой проблемы.

Ключевым итогом исследований последнего десятилетия в океане стало обоснование представлений о сегментации СОХ. По геоморфологическим, геофизическим и геохимическим характеристикам сегментов предложена иерархическая классификация, единая для быстро и медленно раскрывающихся СОХ, несмотря на их очевидные различи /Macdonald е.а.,1991/. Среднее расстояние между трансформными разломами (нарушениями первого порядка) возрастает от 200 км в "медленных" центрах спрединга до 600-1000 км в "быстрых" /Sandwell,1986/. Небольшие по амплитуде нарушения в виде ПЦС на "быстрых" СОХ, становятся "трансформами нулевого сдвига" на "медленных" /Schouten, White,1980; Sempere е.а.,1990/. Геоморфология центров спрединга описывается моделью магмабюджета /Macdonald е.а., 1988/, в которой частичное плавление пород мантии приводит к отделению магматического расплава, его подъему вверх и заполнению коровых магматических камер (КМК). Генерация расплава возрастает под приподнятыми участками сегментов и, напротив, затухает на их концах вблизи нарушений /Macdonald е.а., 1991; Sinton, Detrick,1992/.

Нарушения рифговой оси второго и третьего порядков (дискордантные зоны) вызваны асимметрией скорости спрединга и ее вдольосевыми вариациями, малыми изменениями направления раскрытия и неоднородностями генерации расплава. Сегменты могут следовать двум эволюционным сценариям: они либо мигрируют вдоль простирания хребта, формируя V-образные структуры /Schouten е.а.,1987/, либо осциллируют на одном и том же месте /Lonsdale,1985; Macdonald е.а.,1987/. Структуры,отвечающие четвертому порядку сегментации, выделены детальными геоморфологическими исследованиями с использованием погружаемых систем, им соответствуют и геохимические аномалии /Langmuir е.а., 1986/.

Детальные батиметрические карты показывают, что неовулканическая зона САХ состоит из многочисленных конических вулканов высотой около 60 м /Smith, Сапп,1992/, наличие которых предполагает магматизм из изолированных источников. В результате, при медленном спрединге кора представляет структурно-неоднородное образование /Macdonald е.а., 1993/ в противоположность более однородной коре быстро раскрывающихся океанов, сформированной в условиях конвейерообразного вулканизма.

Неоднородности структуры коры отчетливо фиксируются современными технологиями сейсмических исследований. Работами MOB и ШГСП практически на всем протяжении оси ВТП выделен отчетливый рефлектор, отвечающий кровле КМК /Detrick е.а.,1987; Mutter е.а.,1988; Detrick е.а.,1991/. Аналогичные внутрикоровые отражения обнаружены в задуговом центре спрединга Валу Фа /Collier, Sinha,1992/ и в северной части хребта Хуан-де-Фука /Rohr е.а., 1988/. Моделирование скоростного разреза показало, что рефлектор соответствует резкому переходу от высокоскоростного слоя к низкоскоростному /Harding е.а.,1989; Тоогаеу е.а.,1990/. На севере в пределах шесгикилометровой зоны низких скоростей выделена узкая (0-2 км) линза мощностью 100-500 м с высокой фракцией расплава /Vera е.а.,1990/. Эта линза и является настоящей КМК, которая испытывает разрывы на всех типах нарушений, что, в соответствии с петрологическими наблюдениями, свидетельствует о различных источниках магмы /Langmuir е.а.,1986/.

В "медленных" центрах спрединга сейсмическими исследованиями устойчивых магматических камер не выделено, несмотря на эксперименты МПВ /Тоотеу е.а.,1993/ и специализированные работы MOB в районе МАРК /Detrick е.а.,1990/. Важность этого результата состоит в том, что район МАРК магматически и гидротермально наиболее активен из всех изученных участков САХ. Отсутствие магматической камеры здесь, где она была ожидаема из всей совокупности данных, означает, что, если КМК и существуют при медленном спрединге, то они могут быть только короткоживущими, как было

предсказано моделированием /Дубинин, Галушкин, 1993/. Сейсмологические наблюдения показывают, что землетрясения могут происходить до глубин 8 км непосредственно под рифтоной долиной /Тоогасу е.а.,1985; Kong е.а.,1992/, свидетельствуя о наличии хрупкой и относительно холодной литосферы, в отличии от "быстрых" центров спрединга, где не обнаружено очагов землетрясений глубже 2-3 км от уровня дна /Huang, Solomon.1988/. Существует корреляция между расположением максимальных глубин гипоцентров землетрясений и рельефом рифговой оси, а поднятиям дна соответствуют пониженные значения скоростей в низах разреза /Kong е.а.,1992/. Это означает, что наиболее приподнятые участки рифта подстилаются разогретой, механически ослабленной литосферой.

Гравиметрическими исследованиям» установлено соответствие аномалий ¡равита-пионного поля и геоструктур океанического дна, что свидетельствует об изостатичсской компенсации /Ушаков и др.,1979; Гайнанов,1980; Bowin е.а.,1982/. Современная методика изучения изостазии базируется на совместном спектральном анализе батиметрических и 1равиметричсских данных, представляемых временными рядами с целью нахождения параметров фильтра, который содержит информацию о плотностной модели литосферы. Данный подход, предложенный Л.Дорманом и ТЛьюисом /1970/, после внедрения в практику интерпретации /McKenzie, Bowin,1976; Кабан,1986; Беляев и др.,1990/ привел к иерархическому описанию изостазии геоструктур океана. Наибольшие длины волн (от 2000 км и более) имеют превышения рельефа СОХ относительно котловин, они соответствуют модели термальной изостазии /Cochran,Talwany, 1978/. Средневолновые особенности рельефа (500-2000 км), например, асейемичные поднятия, характер!!¡уются июстазией Эйри /McNutt.1988/. Коротковолновые особенности топографии дна ( подводные горы) поддерживаются за счет упругого изгиба литосферы /Watts, 1978/.

Возможности ЗО-моделирования гравитационного поля в океане реализованы после внедрения многолучевого эхолотирования. Гравитационные аномалии, учитывающие трехмерные эффекты влияния рельефа дна и расположенного конформно ему раздела Мохо, а также термического разуплотнения в системе рифт - трансформ, называются мантийными аномалиями Бут-е (МАБ) /Кио, Forsyth.1988/. Низкоскоростные центры спрединга характеризуются интенсивными изометрнчными МАБ "бычий глаз" над поднятиями рельефа дна в центрах сегментов /Lin е.а.,1990; Morris, Detrick, 1991/. Оценки показывают, что в районах "медленных" СОХ, аномалии, соответствующие сегментации второго и более высоких порядков, отражают колебания мощности земной коры /Lin, Phipps Morgan, 1992/. Напротив, быстрые и среднескоростные хребты характеризуются наклонными трендами осевых глубин и гравитационных аномалий /Madsen е.а.,1990/, что свидетельствует об отсутствии значительных вариаций мощности коры. Контрастирующий облик МАБ в зависимости от скорости спрединга отражает существенные различия вдольосевых особенностей генерации и перемещения расплава для "быстрых" и "медленных" СОХ.

Пространственно-временная эволюция процесса аккреции океанической коры рассматривается с привлечением результатов геоисторического анализа аномального магнитного поля (АМП), разрешающая способность которого зависит от трех факторов. Во-первых, густота съемочной сети должна обеспечивать необходимую детальность возрастной привязки. Во-вторых, измерения проводятся на уровне моря, т.е. на значительном удалении от магнитных источников, что ограничивает разрешающую способность метода. И, наконец, серьезные ограничения связаны с дискуссионностью представлений о структуре мапшто-активного слоя коры.

Наиболее распространена петромапштная модель, которая подразумевает наличие первично-мапштных норок в верхней части разреза и первично-немагнитных - в нижней /Печсрский и др.,1993/. Главным носителем машетизма земной коры океанов является титаномагнетит, поэтому степень дифференциации магматических расплавов и термические условия при формировании различных слоев по отношению к изотерме Кюри определяют, к какой категории они относятся. Пиллоу-базальты (слой 2А) принимаются за верхний мапштоактивный горизонт, т.к. бурение, драгирование и результаты опробования с подводных аппаратов выявили у них высокие значения естественной остаточной намагниченности (БОН) и ее стабильность. По данным 1лубоководного бурения средние значения

БОН для слоя 2А составляют 3-5 А/м, хотя иногда встречаются и слабомагшп ныс базальты /Пискарев,1991/. При средней мощности слоя 0.5 км этою достаточно, чтобы давать значительный вклад в АМП. Величина ЕОН ггиллоу-базальтов закономерно изменяется с их возрастом /Blei], Petersen, 1983/ и хорошо коррелирует с амплитудами линейных магнитных аномалий (ЛМА) /Назарова, Городиицкий,1988; Пискарев и др.,1992/. Эта зависимость контролируется содержанием титаномагпетита в базальтах, которое практически повторяет общее содержание железа в породе /Псчсрский, Тихонов, 1983; Пискарев,1991/. Сейсмический слой 2В (лайковый комплекс) значительно менее мапшген, чем вышележащая толща, о чем свидетельствую г прямые измерения в скв.504В /ODP Leg 148..., 1993/. Хотя уже первые измерения в драгированных образцах выявили ощутимые величины ВОН свежих и метаморфпзосанпых габбро (около 1 А/м), характеризующиеся достаточной стабильностью (Q-фактор около 4) /Fox, Opdyke,I973/, до недавнего времени считалось, что породы третьего слоя не оказывают существенного влияния на АМП /Назарова, 1987/. Обнаружение микровключений игольчатых магпетитов с океанских габброидах свидетельствует о более значительной роли этих пород в мапштоактшшом слое океанической коры /Соболев, Трухалсп.1992; Вапефе,1984; Harrison, 1987/.

Решающим аргументом в оценке вклада пород третьего слоя в магнитные аномалии стали результаты 1лубоководного бурения в скв.735В в Индийском океане /Pariso, Johnson, 1993/, те пройдено более 500 м по непрерывному разрезу габброндов /Herbert е.а.,1991/. Средняя интенсивность ЕОН но 264 образцам 1аббро составляет 1.6 А/м при исключительно стабильном характере наклонения 66°(+/-5°) /Kikawa, Pariso, 1991/. Изучение магнитных свойств в ходе бурения скв.894 и 895 ПГБ в районе хребта Кокос-Наска подтвердило высокие средние значения ЕОН в 1абброидах нижних частей коры (Jep=2 А/м для скв.894. и 3.8 А/м для скв.895) и в перидотитах верхней мантии /Richter е.а.,1993/. Моделирование показывает, что, при мощности третьего слоя 4.5 км и наличии в нем последовательности прямо и обратно намагниченных блоков, он способен продуцировать магнитный эффект, сопоставимый с наблюдаемыми амплитудами АМП. Дополнительные глубинные магнитные источники также связаны с серпентинизированиьми перидотитами /Назарова, Городницкий, 1988/, особенно, в областях повышенной проницаемости коры вблизи тектонических нарушений, однако маловероятно, чтобы серпентиниты могли быть систематическим источником ЛМА, т.к. процесс сернентинизации растянут во времени /Псчсрский и др., 1993/. АМП дает не только "временную" привязку, но и выступает одним из маркеров обетановок аккреции коры, поскольку ЕОН, во многом, определяется химизмом маг матических расплавов и гермо-динамическими условиями в центре еггредшна.

В начале 80-х годов наиболее популярной была модель, аккреции океанической коры, предусматривающая кристаллизацию базальтовой магмы и дальнейшее фракционирование остаточного расплава в магматической камере /Сапп,1974; Pallister, Hopson,1981: Зопсн-шайн, Кузьмин, 1985/. Однако результаты последних геолого-гсофизнчееких работ изменили сложившийся взгляд на эту проблему. В "медленных" СОХ обнаружены геохимические аномалии состава базальтов с латеральными размерами всею несколько километров, которые не Moiyr возникать при наличии стационарного магматического резервуара со значительным перемешиванием раегтлава /Natland,1980; Detrick, Lan^,muir,1988/. В "быстрых" енредннговых центрах сейсмическими исследованиями выявлены разрывы КМК, а г сохнмичсскос опробование показало значительное число локальных аномалий там, где при наличии стационарной камеры должны были бы изливаться гомогенные базальты /Langmuir е.а.,1986; Sinton е.а.,1991/. Лабораторными экспериментами доказано, что кристаллизация может происходить и в магматической камере, где вещество находится в частично расплавленном состоянии /Marsh, 1989/.

Основываясь гга новых данных, Дж.Сиггтогг и Р.Детрик /1992/ предложили модель сложных м&гмашчеекич камер, ключевой элемеггт которой разделение процессов фракционирования и перемешивания магмы. В условиях быстрого спрединга предусматривается наличие узкой и тонкой магматической питы, подстилаемой обширной зоной частично-расплатзленггьтх пород ("mush zone"). Такая линза отсутствует в "медленных" СОХ, где вся камера предсташгяст лишь частично-раегтлавлсшгые разогретые породы /Sinton, Detrick,

1992/. С моделью Синтона-Детрика хорошо согласуются данные о систематических изменениях состава базальтовых стекол в зависимости от скорости спредипга и наличии июбаль-ного и регионального геохимических трендов /Batiza е.а.,1993/.

Модель медлешюспредингового корообразования за счет частнчпо-кристаллизованных интрузий подтверждена текстурами габброидов из скв.735В, которые свидетельствуют о том, что кристаллизации "in situ" была доминирующим процессом при формировании третьего океанического слоя /Bloomer е.а.,1991/. Микроструктурный анализ образцов СКВ.735В фиксирует наличие деформаций, происходивших еще до того, как породы были окончательно кристаллизованы /Cannat е.а.,1991/. Причиной таких деформаций естественно считать разломы, оперяющие рифтовую долину, которые, по наблюдениям на ckb.735B /Dick с.а., 1991/ и сейсмологическим данным /Тооптеу е.а.,1993/, moi>t пересекать границу перехода из хрупкою состояния вещества в пластичное, приводя к процессу сшпсктопической дифференциации, с формированием секущих разрез высокофракциоин-рованпых железистых габбро /Dick е.а., 199!/. Так же, как формирование комплекса параллельных даек, этот процесс является достаточно общим для всего Мирового океана, однако он более значим в обстановке медленного спредипга, где глубины проникновения материнских рашомов систематически больше.

Аккреция океанической кори вдоль СОХ связана с большим числом факторов: агизел-лшном и тернзонтольным потоком в мантии, частичным плавлением и отделением расплава, перемещением и затвердеванием магмы, птяротермальным охлаждением литосферы и т.д. Для понимания связи каждого из этих факторов и их комбинации с геофизическими характеристикам;! широко применяется физическое и математическое моделирование. При моделировании происхождения осевой долины и ]рсбпсй медленных СОХ в результате растяа,синя упрут о: о лнтосферпого слоя /Tapponier, Franchetcau,i978; Phipps Morgan е.а., 1987/ покатано, что эти особенности рельефа обусловлены разгрузкой напряжений в хрупкой литосфере мощностью 8 км, что соответствует сейсмологическим наблюдениям /Kong е.а., 1992/ и термо-механнческнм опенкам, в том числе и с учетом гидротермальною охлахдеит /Lin, Parmenlier, 1989; Chen, Morgan. 1990/. Концепция ли тосфсрп. как xpjKKOW cikm. тле способны разряжаться напряжения, применима даже к рнфюшм осям, где термически определяемая толщина литосферного слоя нрпбчнжаезея к нулю /Phipps Morgan,1991/. Установлено, что форма рифтовой долины зависш от толщины растягивающейся литосферы и се относительных колебаний, а поддерживаемая напряжениями топография сохраняется н после прекращения режима раечяжения /Lin. Parmenlier. 1990/.

Применительно к проблеме образования и миграции расплава одним из отрашг'спкн при моделнроплпш является известный факг, что осевая неовулканическая зона имеет ширину не более 2-3 км независимо от скорости спредшна /Уников, Галушкин. 1978; MrcikmaJd.198-/. Аккреция коры происходит, в основном, в этой узкой зоне и. следовательно, мгг магический расплав должен кошхнтрировазься в ее пределах. Выделение расплава может пропс.одни, на значительном лзи'рачышм удалении or осп рифта при реализации механизма миграции магм по ,iaiсраки, который был независимо смояе-лированДж.Фшшсоч Морганом /1987/ и Л.ИЛобкогеким /1988/. Предложены мотели фокусированного апиеллнша, которые предусматривают-, что расплав концентрируется в направления оси рифта за счет сил плавучести /Rabinowicz е.а.,1987; Senti, Stevenson. 1989/ irai возникновения системы обратной связи прнметгтелыю к реологии маптнп. когда ее вязкоет 1. уменьшается при наличии значительной фракции расплава /Buck, Su,1989/. Латеральные размеры области образования расплава под осями СОХ составляют 30-75 км /Phipps Morgan,19S7; Sotin, Parmentier, 1989/. Лабораторными аксперимсптамп показано, что сразу же после образования расплава в системе базалы-оливии возникает взаимосвязап-ная сеть ячеек, по которой магма может легко дренироваться /Daines, Richter, 1989/. В качестве дополнительных механизмов миграции расплава предлагаются: крутой подъем обогащенных расплавом диапиров /Rabinowicz е.а., 1987; Buck, Su, 1989/, формирование канатов из микродаск и сети жили прожилков /Phipps Morgan, 1987/, магмопоток через пористую проницаемую вязкую матрицу /Каракин, Лобковскнй,1982; McKenzie,1984/. Принципиально иной механизм миграции расплава был предложен В.Сгтарксом и М.Парментье /1991/,

покакшшлми, чю. сели ею uenjii.tiiiie нроисходш вдоль Р-Т поверхностей солидуса. имсюшич наклон. подобный поведению moicpM е удалением or оси СОХ, ю охлаждение расплава h появление локальных i радистов давления приводит к выдавливанию Mai мы.

Сетмсшакия Петра енредиша в значительной мере определяе1ея нестабильностью системы иi-fa действия сил плавучести внуфн шпковяжой. богатой расплавами области, если iipii.Mib. чю иод каждым Петром cciMema расположен нешр апвеллиша (машинный илюм) /Whilchiadc с.а.,1984/. Увеличение скорости енредшиа и повышение вяш>стн уменьшаю! локальные силы плавучести, препятствуя формированию пдольоссвой ссшсшацнн /Parmenlicr, Phipps Morgan. 1990/. Если icMiicpaiypa и вя1косп. пород машин под океаническими риф ими опюсшсльпо однородны. к> характер есшешашш. в шачшедыьп мере, taBiicni o¡ скорости енредшиа. "Быстрые" цешры енредшиа имеют существенно двумерную eipjKiypy апвеллиша и исключением районов, б.ппких к трансформным р.нломач и дрчим смешениям оси', напротив, "медленные" шлиры енредиша харакге-ртуюия ipexvicpiioii структурой апвеллиша. кошраи отражастся па поверхности появлением кьашстабнльнмх грапеформов с пулсыдм сдвшом 'Lin. Phipps Morgan,1992/.

В последнее время ра<рдботанм две комплексных модели, когормс описывают cpai> несколько факторов, окатывающих влияние иа аккрецию коры. Трехмерная термо-механическан модель Г.Неймаппа и Д.Форсажа/1993/ обьеднпяст модели наеешшою ман-1ийнок> потока и пиротермольной циркуляции, а также учишвает истинную leoMcipmo îpaiiim или i и переменный машатнчсский привное ¡сила, ассоциирующий с вариациями мощности коры. И) пол чеиною решения следует, что утонение коры па 1 км приводит к ía¡ |уб.тснн1<> Ш()1срмы 750'С (переход и'! пластичною состояния в хрупкое) с 5.Х до 7.2 км. >пс личивая мощность более жесткою слоя лшосферной мантии сразу на 2 км. Модель Нейманпа-ФорсаГпа /1993/ прсдекап.п'.аст с требуемой ючностью юшнрафшо рифт оной оси. корродирующуюся с характером ишенешш мощности этою слоя, чю соогвслвуст июсташи в стиле упруюн илшы.

Двумерная модель аккреции коры посредством эииюдичееких иптрушй в форме сплла /Henslock с.а.,1993/ явластея лсрмомеханпчсской альтернат ивой моделям стационарной мат магической камеры /Morton, Sleep, 1985; Wilson с.а.,1УК8/. В модели Хепегока и др. /1993/ образование всею обьема консолидированной коры. происходит in тонкою шпрудированною магматическою тела ("стыла"), расположенною на ipamme между лайковым комплексом и таббровым слоем. Рассматривается два временных масштаба, отражающих 'аниюдичпость ипьемшровапня сняла: один соотвстствусг периодичности внедрения расплава, а друюй определяется временем ею охлаждения и швердсвания. При промежутке времени между иптрушями большем, чем время швердсвания, "мат магическая камера" будст неустойчивой, чю и подтверждается наблюдениями в "медленных" сиредии-тиых центрах. Температурное поле, связанное с эпизодическим действием иптрушй, модс-лнрустся стационарным тепловым уравнением адвекции-диффузии. Серия численных экспе-рименюв шнволяст оценить чувствительность тепловой структуры к варьированию вошож-них шачепий нарамстров внедрения машатчеекою тела, при малой скорости енредиша получены 1смнсра1>рныс ратрезы, характерппющнеся существенным заглублением июгерм /Hcñ.slock е.а.,1993/.

Основные выводы главы 1 сводяюя к следующему.

Гечлого-геофизические данные свидетельствуют о сложно организованной сегментации СОХ. Иерархическое соответствие порядков сегментации для "быстрых ' и медленных" СОХ представляет формальный классификационный прием, тогда как геофизические характеристики и теоретическое моделирование демонстрируют их существенные отличия.

Нажнеишим геомеханическим параметром, контролирующим геоморфологию осевого рельефа и характер изостатической компенсации, является мощность литосферного слоя верхней мантии.

Геологическая модель стационарной магматической камеры не

подтверждается результатами последних геолого-геофизических наблюдений. Более вероятной представляется модель сложной магматической камеры с маломощной

линзой расплава в верхней части коры и обширной областью частично-расплавленных разогретых пород в нижней.

Тсрмомеханическое моделирование показывает, что аккреция океанической коры может происходить в результате эпизодических внедрений небольших интрузий /Henstock е.а.,1993/, при этом ее структура будет удовлетворять наблюдаемым геофизическим характеристикам.

При "медленном" спрединге моделируются "холодные" температурные разрезы, что означает заглубление изотермы перехода из упругого в пластичное состояние вещества, а также возможность увеличения мощности магнита-активного слоя. Сегментация "медленных" СОХ, в значительной мере, определяется механическими свойствами новообразованной литосферы.

ГЛАВА 2. КАНАРО-БАГАМСКИЙ ГЕОТРАВЕРС - РЕПРЕЗЕНТАТИВНОЕ СЕЧЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ МЕДЛЕННО РАСКРЫВАЮЩЕГОСЯ ОКЕАНА

Геотраверспый метод геолого-геофизического изучения акватории используется с 80-х годов. Его появление знаменует переход от рекогносцировочного накопления информации к системному и вызвано тем, что промышленность развитых стран вплотную подходит к освоению минеральных ресурсов океана, требуя создания фундаментальной базы данных по геологии, минерагении и геоэкологии /Мирчинк и др.,1989/. Наиболее эффективным способом ее получения стала реализация прмраммы грапсоксанических сечений -геотраверсов, основное содержание которой сводится к решению нескольких задач /Погрсбицкий и др., 1990/:

L. Выделению геологически индивидуализированных океанических регионов, характеристика которых является представительной для создания банка данных по регионхтыгой теологии и геофизике океана;

2. Организации внутри регионов опорной сети наблюдений (репрезентативного сечения), обеспечивающей выявление структурно-вещественных неоднородностен литосферы, которые определяют особенности геологического развития и минерагснические перспективы;

3. Комплексированию методов с целью обнаружения связей глубинной структуры литосферы с поверхностными reonoi ичсскими явлениями:

4. Осуществлению межрегиональной корреляции опорных геолого-геофизических характеристик.

В методологии геотраверсов принципиально важен выбор мест натурных экспериментов, каждый из которых должен характеризовать типовую структуру океанской литосферы. Для исследования медлснноспрсдингового тектонотипа необходимо пересечение всех провинций спрединга, которые выделяются по характеристикам структуры АМП /Roest,1987/.

Раскрытие Центральной Атлантики представляет классический пример развития океана г, обстановке медленного спрединга /Klilgord, Schouten,1986/. На примере истории отделения Северо-Американской и Африканской плит обоснован ряд положений тектоники плит /Ле Пишон и др., 1977/. Геофизические данные и результаты глубоководного бурения свидетельствуют, что Центральная Атлантика от Северо-Американской и Багамской окраин на западе до Африканской континентальной окраины на востоке имеет кору океанического типа, сформированную в ходе спрединга /Roest, Collette, 1992; Гуревич, 1992/, средняя скорость которого составляла 2 см/год /Klitgord, Schouten,1986/. Однако представление о низкоскоростном режиме - генерализация, поскольку раскрытие рассматриваемого региона сопровождалось непродолжительными кинематическими скачками в ответ на изменения движений глобального ансамбля плит. Кратковременные вариации скорости раскрытия приводят к появлению аномальных блоков океанической коры, отражающихся в ее травимагнитных характеристиках /Машенков,1987/.

Ход плитотсктонической эволюции Центральной Атлантики синтезирован в реконструкциях К.Клитгорда и Х.Шоутена /1986/. Самая древняя океаническая кора по обе

стороны от САХ находится в пределах Юрской юны спокойного магнитного поля (Vogt,1973/. Древнейшими ЛМА являются аномалии М25 (156 млн.лет /Kent, Gradstcin, 1986/). Кайнозойские реконструкции дня магнитных аномалий 25,21,13 и 5 демонстрируют реорганизацию движений между Северо-Америкаггской, Евразийской и Африканской плитами, а также иллюетрируют ключевые геотектонические рубежи: отмирание Лабрадорскою рифта, раскрытие Норвежско-Грсшгандского бассейна и т.д. /Klitgord, Schouten, 1986/. Реконструкции палеоплотностной структуры литосферы Центральной Атлантики свидетельствуют о стационарном развитии спрединговой системы /Мащенков,1991/.

Позиция Канаро-Багамского геотраверса (23-29"с.ш.) выбрана так, что им пересекается только одна дивергентная граница плит (САХ), которая функционировала на протяжении всей истории раскрытия Атлантики. Области перестроек границ, как и участки, находящиеся под аномальным воздействием "горячих точек", в полосу геогртверса не попадают. Расположенное между наиболее удаленными друг от друга, по сравнению с другими атлантическими, трансформньтми разломами Кейн и Атлантис, и простирающееся от одной Юрской зоны спокойного магнитного поля (на западе) до другой (на востоке), эю сечение покрывает регион, наиболее представительный для рассмотрения процессов аккреции и эволюции океанической коры в обстановке медленного енрединга.

Метод геотраверсов наследует результаты предшествующих геолого-геофизических работ в содержательном (использование существующих представлений о строении литосферы), региональном (задание съемочной полосы вкрест ранее оконтуренных геоструктур) и информационном (учет существующей сети наблюдений) планах. Основной методолог ический принцип организации исследований на геотраверсах - принцип системности. На планетарном уровне набор траггсокеагшческих пересечений представляет целостную систему, каждый элемент которой характеризует определенный тектонотип океана. Индивидуализированный геотраверс - унифицированная система геолого-геофизических работ для комплексного анализа характеристик и их пространственного (латерального и вертикального) прослеживания с целью оценки принятых моделей коры, выявления участков аномального строения, раскрытия геологической эволюции региона. Требования к размеру полосы исследований, перечню методов полевых работ и сети наблюдений реализуют принцип репрезентативности геотраверса. Определение набора интерпретационных параметров, необходимых и достаточных для решения задач геотраверса, представляет реализацию принципа комплексности. Одной из целей интерпретации геофизических данных является согласование сейсмической, плотностной, магнитной, тепловой моделей между собой и с геологическими моделями строения земной коры. Ключевое значение для моделирования на геотраверсе имеет регулярная сеть сейсмических профилей и площадное покрытие гравимапштньтми съемками.

При создании интегрированного банка данных реализуется принцип унификации, которая осуществляется в двух направлениях. Первое направление - приведение разнородных данных к стандартным представлениям, форматам, структурам, равно как и использование распространенных СУБД (систем управления базами данных). Второе -содержательная унификация, которая подразумевает взаимную увязку материалов конкретной предметной области. Необходимость такой увязки обусловлена привлечением в банк данных большого объема ранее полученной информации, поскольку собственно гсотра-версная съемочная сеть отрабатывается по принципу доисследования. Пять принципов организации работ на геотраверсах (системность, репрезентативность, унификация, комплексность, доисследование) соответствуют принципу прагматизма (экономической целесообразности), реализация которого означает переход к системе пересечений взамен тотального картографирования, оптимизацию набора методов, съемочной сети и размера полосы исследований, получение дополнительной информации за счет комнлексирова-ния и проведения собственных наблюдений с учетом результатов предшествующих работ. Натурный эксперимент на Канаро-Багамском геотраверсе включает (рис.1):

I. Площадные съемки геопогешщальных полей и рельефа дна, в масштабе 1:2 ООО ООО 1. пределах сьемочной полосы (23°- 29°с.ш.);

2. Каркас сейсмометрических профилей MOB, состоящий из трех широтных трансоксаничсских профилей и двадцати меридиональных, расстояние между которыми не превышает 150 км;

3. Магистральный профиль но 26°с.ш., отрабатываемый методами глубинной сейсмометрии (КМПВ и MOB), теологическим опробованием, а также намерениями теплового потока и геопотенциальных нолей.

4. Детализатиотшыс полигоны в районе САХ (работы на ГПС).

Рис. 1. Схема изученности. Представлены основные работы, выполненные но программе Канаро-Багамского геораверса в 1987-1993 ы.

а теологическое опробование и измерения теплового потока: О - двухсудовой сейсмический эксперимент; + - комплексные профили (гравиметрия, магнитометрия. MOB): • - сейсмометрия MOB: а - сейсмометрия МПВ;

- район плошадяых грапиматпитных сьемок.

Сьемочныс методы (эхолотироватше. набортная |рапимс1рия, гияромаишптая сьемка н сейсмометрия MOB) технологически совместимы и Moiyr выполняться одноврсмсшго, Haiypniiic наблюдения на гсотравсрсс отрабатываются по регулярной cení, что тинпотяст эффективно заполнить ее путем последовательного наращивания галсов, а в методическом плане обеспечивает иегтолыовагше собственных данных как опорных.

Информационный фонд банка данных "Канаро-Бшамский геотраверс" включает ряд согласованных ба! данных для картографирования, качественной и количественно» интерпретации геофизических характеристик.

Башмстрическне карты (изолиний и цветная структ\рная) построены по оригинальной технологии, очетагощей традиционное "ручное" картшгостроение, комньпчергтуто обработку батиметрических профилей и применение процедуры филирования /Бочарова.!992/.

Сотдапис согласованной баш данных, представляющей разномасштабную и рашо-летнтою магнитометрическую информацию, нотоляет "собрать" систематическую есть для теоисгорическотч) анализа АМП с целью нтучения прост ранствегшо-кременнг.гх вариаций спредгшга. Поскольку дагнгая проблема - ключевая в контексте настоящей работы, вопросы обработки и картографирования магнитных аномалий освещаются более подробно.

Предложена методика расчета оригинального уровня отпосимости, включающая площадное сколыящсс осреднение измеренных шачений модуля вектора магнитной гниукнигт и агшроксиматгию осредггенпых значений параболической поверхностью /Mawhcnkov с.а.Л993/. Карты АМП с собственным полем относимости, обычно, не содержат информации о региональных особенностях пота и. по существу. являются картами остаточных аномалий. В сравнении с истинными картами АМП относительно аполитических моделей пор

- la -

мольного поли, они имеют ряд преимуществ и предпочтительны для геологической ин гер-претации на геотраверсах, поскольку позволяют увязать многолетние сьемки и имею! улучшенную "читаемость" для геоисгорического анализа. Истинные карты АМП необходимы при информационном обмене, поэтому наиболее аффективно совместное использование обоих гшюп карт /Глебовский. Мащенков,1993/.

Значительный вклад в СКП плошадных магнитных съемок вносят систематические ошибки, связанные со средне- и длинноиериодньши вариациями геомагнитного поля. При отсутствии машнтовариацжжных станннй, для их учета применяется итерационная }туика. ношоляющая разделить сумму погрешностей рядового и секущего профиля (невязки) на составляющие, плавно изменяющиеся по времени /Pylaeva, Maschenkov,1991/.

Основной задачей при компиляции магнитных данных является вшгмная увязка. Опробованы два варианта увязки гидромапштных съемок с перекрытием площадей: 1) автономная обработка каждой из съемок в собственном уровне отпоеимости и взаимная увязка остаточных магнитных полей; 2) обработка каждой сьемхи до вычисления АМП относительно модели IGRF, взаимная увязка и создание общего блока данных для вычисления оригинального нормального поля и аномальной составляющей. Второй вариант предпочтителен, поскольку невязки приобретают ясный физический смысл (вековой ход, недоучтенный моделью ÎGRF), облегчается обработка одиночных профилей, а сглаживание методом скользящего осреднения для объединенного блока данных значительно надежнее.

После применения описанных методических приемов база данных rto AMI1 согласована до уровня СКП отдельных гидромапштных съемок на открытых акваториях (20-25гтТл), что предопреде^ет возможности использования сводных карт магнитных аномалии для интерпретации. С профильными и гридированными данными проведена трансформация "редукция к полюсу" /Baranov,1975/, которая учитывает эффект индуцированной составляющей АМП и исключает асимметрию аномалий за счет невертикальности суммарного (древнего и современного) вектора намагничения.

Накопление гравиметрической информации в банке данных технологически организуется без затруднений, поскольку е 80-х годов вид отечественных каталогов стандартизован до формата МВФ-78, который практически соответствует международному формату обмена данными MGD-77. Они содержат сведения об аномалиях в свободном воздухе, глубинах дна и аномалиях Буге с поправкой за гиоско-параллельный слой.

Для геологической интерпретации в районах СОХ наиболее эффективны мантийные аномалии Буге (МАБ), которые обычно вычисляются с использованием данных многолучевого эхолотирования. На КБГТ впервые осуществлено редуцирование к МАБ в региональном масштабе. Чтобы обеспечить вычисление трехмерных поправок за рельеф дгга и влияние слоя коры постоянной толщины на компьютере IBM/PC, разработана оригинальная технология расчетов в палетках с перекрытием. Плотности корг.г и мантии выбраны, исходя из стандартных океанических кологгок /КартБелишвили,1982/ с учетом того, что осадочный чехол в районе САХ развит спорадически, а уровень, от которого отсчитываготся аномальные эффекты, принят равным 30 км в соответствии е оценками изоетазии литосферы Центральной Атлантики /Магценкок,1986/. Стандартное значение глубины дна соответствует максимуму гистограммы батиметрического грида, средняя мощность коры на геотраверсе, по сейсмическим данным, равна 5 км. Из-за скромных возможностей IBM/PC, редуцирование к МАБ ограничено вычитанием эффектов ■поверхности дгга и раздела Мохо, поскольку при расчетах поля температур и вариаций плотности в системе рифт-трансформ требуется трехмерное градирование /Кио, Fojsyth,1988/. Однако в районе САХ эффект термического разуплотнения имеет симметричную структуру /Кио, Forsyth, 1988/, и для решения конкретных вопросов картирования сегментации специальных расчетов этого эффекта можно не производить, достаточно иметь в виду его осложняющее влияние. В работе представлены карта изолиний и цветная структурная карта МАБ.

При совместном анализе сейсмических данных возникают трудности унификации, обусловленные принципиальными различиями физической постановки задач MOB и МПВ, субъективизмом интерпретации и различными подходами к дизайну материалов.

Наиболее информативны временные сейсмические разрезы MOB, на которых прослеживаются как сейсмические границы, так и динамика отражений. Глубинные разрезы представляют генерализованную структуру коры, что важно при картографировании и гравимагнигном моделировании.

По результатам сейсмических работ, в районе КБГТ выделяется два типа земной коры, имеющих определенную структуру волнового поля и скоростные характеристики /Baiina с.а.,1991/: нормальная и аномальная кора. Нормальная кора характ еризует ся наличием трех сейсмокомплексов: I сейсмокомплекс по особенностям волнового поля сопоставляется с пиллоу-лавами и базальтовыми потоками в разрезах офиолитов; II сейсмокомплекс - (акустически прозрачный горизонт) интерпретируется как комплекс параллельных даек; III сейсмокомплекс по присутствию динамически выраженных отражающих площадок и наклонных рефлекторов отвечает габброидам нижних частей разреза типичных офиолитов. Содержательная характеристика волновых полей на большинстве временных разрезов MOB заканчивается выделением раздела М, отмечающего переход от слоистой к неслоистой записи. На профилях MOB в полосе КБГТ встречаются также участки, где волновые поля имеют аномальные особенности: насыщение осями дифракции или отражающие границы сложной структуры (наклонные и "шпорообразные" рефлекторы).

Отчетливая структурированность океанической коры позволяет использовать представление о сейсмических образах, характеризующихся определенной динамикой волнового поля, для организации хранения информации по наиболее представительным частям временных разрезов. Выбранные фрагменты сканируются и записываются в стандартных форматах, что позволяет организовать просмотр файлов в режиме "on line" и создать объекто-ориентированную базу данных. Другой способ накопления информации по интерпретированным временным разрезам состоит в оцифровке дигитайзером и пересчете в глубинные разрезы. Это позволяет использовать результаты MOB для комплексных построений с другими данными, например, при травима] нитном моделировании. При создании цифровой базы данных MOB применяется единая индексация горизонтов, что обеспечивает сопоставимость материалов для всей полосы геотраверса.

Выводы главы формулируются в первом защищаемом положении:

" Изучение и моделирование структурно-вещественной эволюции земной коры океана обеспечивается постановкой специального натурного эксперимента, сочетающего унифицированные площадные и профильные геолого-геофизические наблюдения в разновозрастных областях, что реализуется отработкой геотраверсов, пересекающих провинции спрединга. Канаро-Багамский геотраверс - репрезентативное сечение литосферы медленно раскрывающегося океана. "

ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БАНКА ДАННЫХ ПО ГЕОТРАВЕРСУ.

Манипулирование геофизическими материалами в цифровой форме при ничтожных затратах (по сравнению с экспедициями) качественно изменяет характер научно-исследовательского процесса за счет использования компьютерной картографии и новых методик интерпретации /Погребицкнй, Машенков,1992/. Обоснование компьютерной технологии банка данных по геотраверсу представлено в третьей главе диссертации.

Понятие "банк данных" (БД) трактуется в широком смысле, как система организационных мероприятий, вычислительных ресурсов, программной поддержки, которая обеспечивает получение, обработку и манипулирование информацией в машиночитаемой форме по конкретному исследовательскому объекту (КБ1Т). Основная цель создания такой системы обеспечение функционирования современных технологий интерпретации и представления информации в рамках концепции интегрированного БД с распределенными базами /Гсйро и др.,1990/. Эта концепция позволяет приблизить управление данными к конкретному исследователю и обеспечивает необходимый профессионализм в предбанковской обработке, стандартизации структур хранения и библиотеки пользовательских запросов.

Основой распределения информации является разделение компьютерных ресурсов на "лабораторный" и "институтский" уровни. В рамках настоящей работы решена задача управления данными в научной группе, т.е. на "лабораторном" уровне. Для этого па базе IBM РС/АТ-386 создано автоматизированное рабочее место (АРМ), включающее разнообразные средства ввода, вывода и хранения информации. АРМ является основным элементом в структуре вычислительных средств БД КБГТ. Однако осуществлять весь набор операций поддержки банка данных в рамках одной научной группы экономически нецелесообразно. Поэтому средства коллективного ВЦ активно используются при вводе, выводе и архивном хранении информации. Это, прежде всего, специфические (EC-10U -аналог судовых ЭВМ) и наиболее мощные периферийные устройства (дигитайзер и плоттеры формата АО). На магнитных лентах, наиболее стойком носителе, создается архив данных. Наличие в БД средств коммуникации между АРМ и ресурсами ВЦ позволяет удобно организовать обмен информацией.

Компиляция результатов геолого-геофизических работ, проведенных за оследнис 20 лет, обусловливает присутствие широкого спектра разнообразных источников (карты, разрезы, магнитные ленты, планшеты и т.п.). Независимо от конкретного содержания предметной области, база данных по теотраверсам включает информацию двух типов: оргапншционно-мстодическую характеристику натурного эксперимента (судно, дата, район, аппаратура, и т.д.) и результаты измерений (интерпретации) в пунктах наблюдений. В ходе работ по программе КБГТ данные регистрируются, в основном, в цифровом виде. Основная часть ретроспективной информации представлена в традиционных для геологии и геофизики аналоговых формах (графики, карты, разрезы) и подлежит оцифровке.

Корнем структуры модели предметной области базы данных по гсотраверсу в иерархической форме является рейс (звено). На нижнем уровне находится информация с непосредственными результатами натурных наблюдений. Одним из эффективных методов ратработки концептуальной модели БД является использование принципов реляционных 6ai данных,' в частности, нормализация отношений при группировании в таблицы элементов. представляющих области и их взаимосвязи /Атре,1983/. Реляционная модель принята, как основная, в БД КБГТ /Мащенков,1992/. Ключевыми атрибутами, определяющими основной информационный объект содержательного раздела БД (точки наблюдений), являются идентификатор рейса, помер профиля, координаты и время производства измерений.

БД по гсотраверсу создается для оперативного контроля за натурным экспериментом и интерпретации геофизической информации, причем, приоритет второго направления задач существенно выше. Поэтому информационный и содержательный разделы баз данных ориентируются на разные библиотеки типовых запросов. В первом случае прикладное программное обеспечение (ППО) представляет поисково-информационную систему, а во втором -обеспечивает решение прямых и обратных задач геофизики.

При массовой компьютерной обработке геофизической информации возможна реали-гапия различных подходов. Один из них состоит в загрузке всего файлового архива в базу манных и организации процедур обработки под управлением СУБД, такая технология представляет "закрытую" систему. Однако при организации работ по принципу доиссле-довапия обработка всего объема данных невозможна по ряду причин. Во-первых, значительный объем ранее полученных материалов представлен в аналоговой форме, их оцифровка и редактура превращается в длительный процесс. Во-вторых, значительная часть старых данных не обеспечена надлежащей метрологической характеристикой и практически единственным средством контроля является внешняя увязка.В-третьих, в самой методологии геотраверсных исследований заложен принцип "опорной сети" /Maschenkov, Pogrcbitsky,1992/. Будучи выполненными на современном методическом уровне, результаты собственных исследований на геотраверсе получают "приоритет" при согласовании всего обьема информации, что требует индивидуального подхода к каждой съемке.

При организации БД по геотраверсу более перспективно создание интерактивной системы анализа информации перед загрузкой в базу данных. Технология предбанков-ской обработки реализована в виде набора стандартных и оригинальных программ, ее

основные элементы: создание удобной файловой структуры, оценка кондиций геофизических съемок и контроль данных (визуализация и анализ невязок). Условно можно разделить ППО предварительной обработки на блоки оцифровки, редактуры, развязки координат, поиска точек пересечения и расчета СКП. На всех стадиях используются программы визуализации. В целом, методология созданной системы нредбанковскон обработки отвечает тенденциям, существующим в мировой практике /Verhoef е.а.,1990; Got/.e,1991/. В ходе натурных исследований она согласуется с судовыми средствами сбора и экспресс-обработки геофизических данных .

Ядром компьютерной технологаи (рис.2) является СУБД реляционного типа, обеспечивающая: работу с большими объемами информации; быструю реорганизацию данных, что необходимо из-за 01раничений на ресурс памяти у IBM/PC; экспорт-импорт файлов стандартных форматов; ориентацию на использование языка SQL, что позволит развивать систему при усилении технической базы; дружественность к пользователю.

Информационный раздел

Блок пакетной обработки Блок spuihtptisuH им Блок картографии Блок интерпретации

\ \

Рис.2. Комныотрная технология поддержки банка данных "Канаро-Блгамский гсотраксрс".

БД КБГТ включает четыре раздела (таблицы), содержащих результаты магнитных, гравиметрических и батиметрических съемок, а также информацию по оцифрованным сейсмическим разрезам. Структура пометодных таблиц определяется содержанием предметной области, но максимально унифицирована для облегчения связи между ними. Информация попадает под управление СУБД по двум каналам. Первый представляет систему предбанковской обработки. Второй набор данных связан с информационной частью БД и представлен файлом формата с1ЬС, что обеспечивает обмен с головной системой "Минеральные ресурсы Мирового океана" (отдел информационных систем ВНИИО.сантеолошя). Выборка данных по заданным условиям, индексация, создание отчетных форм и т.н. являются традиционными запросами, организуемыми средствами реляционной СУБД.

Система манипулирования цифровой информацией в БД КБГТ ориентирована на изображение исследуемых характеристик геологического пространства п привычном виде (карты, разрезы и т.д.) и обеспечение интерпретационных технологий входными данными. Создание интегрированной системы, обеспечивающей хранение всего объема информации, решение задач интерпретации и графическое представление материалов требует мощных вычислительных ресурсов на уровне рабочих станций. Иной подход, реализуемый и на

базе IBM/PC, подразумевает создание модульной компьютерной технологии, распределенно поддерживающей этапы обработки, хранения, интерпретации и представления данных путем создания функционально независимого программного обеспечения (рис.2). Это, с одной г троны, делает технологию гибкой, с во зможностью замены модулей по мере наращивания компьютерных ресурсов, а, с другой стороны, позволяет использовать их самостоятельно. без "прохождения" через всю систему, что иногда оказывается более рациональным /Матценков,1992/. Данные могут поступать в блоки картографирования и интерпретации и непосредственно после первичной обработки, минуя СУБД. Возможен комбинированный способ, когда часть данных берется из банка, а другая - из архива, после чет о реализуется режим пакетной обработки. Модульность компьютерной технологии предоставляет пользователю возможность выбора оптимального графа обработки и интерпретации.

Дтя эффективной обработки данных и решения задач интерпретации необходимо наличие на "лабораторном" уровне ППО картографии, ориентированного на доступные периферийные ресурсы. Для этого разработан пакет программ PC-PLOT, который позволяет получать карты и разрезы в необходимых масштабах и проекциях и поддерживает вывод твердых копий через матричные принтеры, а также создание файлов в формате HPL, что обеспечивает котпактснанию любых изображений и возможность их загрузки в интегрированные графические среды. Пакет полностью совместим с системой нредбанковской обработки, поэтому предварительные картографические выводы широко используются на этапе контроля данных, а простота представления информации для его работы позволяет создавать входные файлы средствами СУБД в режиме "on line". Все это открывает новые возможности для интерпретации данных и формирования конечного продукта геофизических исследований (оверлейные карты и схемы, объекто-ориентированные изображения и т.д.). По-существу, ППО автоматизированной картографии "замыкает" компьютерную технологию ведения БД по геотраверсу до уровня геоинформационной системы.

Наличие цифровой информации позволяет использовать современные компьютерные технологии интерпретации геофизических данных. Два методологических принципа лежат в основе организации интерпретации на геотраверсс: принцип полноты извлечения информации и принцип согласованности данных разных специализаций /Беляев,1988/. В отличие от общепринятою подхода, когда результаты одного из методов (сейсмического) принимаются за основу, проводится независимый анализ данных с извлечением наиболее полною обьема информации за счет максимально возможного расширения графа интерпретации. Сопоставление решений, наличие общих структурных особенностей при необходимости влечет внесение корректуры в исходные интерпретационные модели. Появляется возможность согласовать трехмерные интерпретационные параметры по гриду возраста коры, что означает переход к 40-модслям.

При интерпретации данных ira гсотраверсс широко используются приемы имитационно! о моделирования, которые предусматривают расчеты простых по конструкции моделей теологической среды: адмигганс-технолопгя изучения шютноспгой стр>хгуры литосферы /McKenzie, Bowin, 1976; Беляев и др.,1990/, геоисторический анализ АМП с использованием инверсионных моделей магнитоактивного слоя /Tissau, Patria, 1984/ и т.д. Широко используется интерпретация в режггме проверки гипотез, которые конструируются на основе корреляции сейсмических границ и результатов интерпретации гравимапштных данных /Maschenkov,1993/. Критерием достоверности гипотезы служит совпадение наблюденных и модельных значений гравитационного или магнитного полей после решения прямых и обратных задач гравимагнитомстрии. Блок интерпретации согласован с модулями пакетной обработки данных и картоностроеиия, что открывает возможности поиска перекрытия решений, получаемых разными методами, при этом система остается "открытой", т.е. в случае появления новых методик, программное обеспечение легко адаптируется.

Океанский геотраверс - это натурный эксперимент продолжительностью около 10 лот. Поэтому появляется возможность активного использования БД при планировании и реализации отдельных съемок. Наличие постоянно пополняемых цифровых баз данных

позволяет организовать проведение полевых наблюдений наиболее оптимальным образом, как в плане увязки ранее полученных материалов, так и постановкой конкрешых геологических задач, исходя из анализа уже обработанной информации. Описана конкретная реализация системы информационной поддержки в 16 рейсе НИС "Академик Карпинский", проведенном под научным руководством диссертанта. Оперативное планирование, экспресс-обработка, предварительная интерпретация с широким использованием компьютерных технологий, выводят геотраверсный натурный эксперимент на новый уровень. Это проиллюстрировано на примере отработки профиля вдоль ЛМА 18 а западной части геотраверса, что стало возможным благодаря использованию всего объема предшествующих магнитометрических данных и результатов вновь выполненной площадной съемки. После обработки всего объема информации на борту судна и создания согласованной базы данных, удалось построить сводную карту графиков АМП, позволившую с требуемой масштабом работ точностью определить положение координат палеомагнитиой аномалии, по которым выполнен завершающий профиль.

Выводы главы 3 суммированы во втором защищаемом положении:

"Модульная компьютерная технология, включающая предбанковскую обработку материалов, режим прямого доступа к багам данных, блоки автоматизированной картографии, количественной нтерпретации, позволяет организовать ком-лексный натурный эксперимент, обобщить информацию и осуществить 40-моделированне -провести пространственно-временной анализ геофизических характеристик. "

ГЛАВА 4. СТРУКТУРА ЗРЕЛОЙ ОКЕАНИЧЕСКОЙ КОРЫ

При геолого-геофизических исследованиях в океане основное внимание традиционно уделяется границам литосферных плит, как наиболее активным в тектоническом отношении. В Атлантическом океане, где конвергентные границы практически отсутствуют, основной объект изучения - САХ и его фланги. Полученные здесь представления традиционно распространяются и на другие провинции спрединга, однако сейсмические эксперименты, проведенные на удалении от САХ, выявили осложнения структуры земной коры /McCarthy е.а.,1988; White е.а.,1990; Banda е.а.,1993; Kogan е.а.,1993/. Геофизическими исследованиями на КБГТ прослежены структурные особен-ности литосферы всего эволюционного ряда провинций спрединга. В четвертой главе диссертации рассматриваю 1ся результаты, полученные в области зрелой океанической коры, к которой отнесены районы, где идентифицированы мезозойские магнитные аномалии , расположены зоны спокойного поля и аномалии последних номеров Ламонтекой последовательности.

Серия профилей, отработанных сейсмометрией MOB, ШГСП и гравимагпитнымн наблюдениями, позволяет провести комплексный анализ структурных неоднородпостей океанической коры мезозойского возраста. Характеристика волновых нолей на временных разрезах MOB. в целом, отвечает обобщенным представлениям о типовом трехслойном строении коры и отчетливо выраженном разделе Мохо на глубине 12-15 км ниже уровня моря. С приближением к зонам разломов структурный облик коры существенно меняется. Разломная зона Блэйк Спур - ключевая геоструктура региона,- здесь происходит латеральная смена особенностей волнового поля. Южнее разлома в низах коры выделяется аномальный горизонт R, который на севере геотравереа по данным ГСП-MOB и ШГСП исчезает /Mutter е.а.,1984; Степанов и др.,1994/. На аномальных участках слои теряют горизонтальность, местами вспучиваются. Примерно такие же характерные преобразования коры при переходе через разлом Блэйк Спур происходят и в в зоне спокойного магнитного поля, что, наряду с углублением фундамента вдоль разлома, трассирующимся через аномалию М25, является свидетельством одного механизма образования океанической коры в рассматриваемых провинциях спрединга.

Характерная структурная особенность мезозойской океанической коры - большое количество отраженно-дифрагированных и дифрагированных волн от наклонных границ внутри третьего и второго слоев, расслаивающих разрез от подошвы верхнего

("базальтового") комплекса до раздела Мохо. Углы наклона границ от 5° до 15°, ociiobhoi направление падения с запада па восток, хотя встречаются и другие азимуты. Модел! аккреции океанической коры при внедрении эпизодических интрузий /Henstocl е.а.,19?3/ предсказывает появление глубинных наклонных рефлекторов без привлечен!!; представлений о кристаллизации расплавов в объемной магматической камере. Эта модел! в сочетании с сейсмологическими данными о налички "хрупкой" литосферы конечно! мощности непосредственно под САХ /Тоошеу е.а.,1993/ объясняет появление практичсск! всего сп. ктра наклонных отражающих границ. Траискоровые рефлекторы интерпрсти руются как разломы растяжения, представляющие поверхности отделения ("delaehmen surfaces") при раздзижеш:и плит от оси рифгга. Наклонные отражающие границы в пижпи: частях paspcia маркирую! периодичность активизации интрузивного магматизма - основно го фактора аккреции океанической коры в условиях медленного спрсдипга. Изменчивост геометрии всею спектра рефлекторов связана, вероятно, как с неоднородностью трех мерной температурной структуры мантийного апвеллицга под осью СОХ, так и с пост спрединювыми преобразованиями литосферы при изменениях направлений движения плит,

Ка аномальных участках временных разрезов MOB вблизи зон разломов мощност консолидированной коры резко уменьшается, в осьовном, из-за редукции третьего ело /Mutter с а., 1984'. Скоростная интерпретация нро-веденных здесь зондирований ES! свидетельст вует об аномально высоких для коры или низких для мантии значениях ско ростей (7.2-7.6 хм/с) в нижних частях разреза. Существует два конкурирующих вариант их интерпретации. В первом - аномалии скорости принимаются за сверхмощный разде Мохо. представляющий переслаивание габбро и дунитов, что приводит к повышешп динамики отражений/McCarthy е.а.,1988; Mithsl, Mutter,1989/. Второй вариант иигерпрс тацик предусматривает серпеитинизацию мантийных перидотитов /Mmsui! е.а.,¡991/. Дл объяснения скоростей Р-волн оба варианта эквивалентны, т.к. и серпеитинизация перидс тит ов, и переслаивание мафитов и ультрамафитов приводят к одинаковым скоростным и менениям /Christensen, Smewing,1981/.

Материалы КБГТ позволяют оценить модели происхождения аномальных базальны слоев вблизи зон разломов. Интерпретация гравимапштпых данных по профилю ШГС1 /White е.а.,1990/ и линии зондирований ESP /Minshull е.а.,1991/ даст дополнительну; аргументацию в пользу модели серпентинизации, поскольку этот процесс сопровождаете резким изменением плотностных и магнитных свойств пород. Решение прямой задач гравиметрии для модели, построенной по данным ШГСП и ГСП-MOB, свидетельетвус что гравиационный эффект подъема раздела Мохо в окрестности разлома Блейк Сп) отвечает основным особенностям наблюденных аномалий поля силы тяжести. Решеш обратной задачи с учетом аномальною тела в низах разреза дает оценку сто средней пло-ности 3.05 г/см3, что соответствует серпентинизпрованным перидотитам, Моделировапт нижней 1раницы аномальною слоя с использованием итерационного алгоритма Маркуа' дта /1963/ приводит к новой конфигурации границ, несколько отличной от шперпр' тационной модели по результатам зондирований ESP /Minshull е.а.,1991/, однако структурном плане логично сочетающейся с представлениями о фронте серпеиппшзаци преобразовавшем приподнятую часть литосферного слоя верхней мантии.

Хорошо увязываются с серпентинитовой моделью и результаты количественной um с; претации магнитных аномалий. Методом "особых точек" /Трошхов, Грознова, 1985/ оцеп пы глубины магнитоактивных тел. Вертикальные цепочки "особых точек" с порядками п< люса 2 и 3 (тонкие пласты и изометричпые тела) маркируют разломные нарушения в ра резе. Зоны разломов отмечаются методом деконволюции Вернера /Werner, 1953/ ipymr ровкой источников различного типа, что свидетельствует в пользу серпентинитовой moäcj бразования аномальных базальных слоев, поскольку серпеитинизация перидотитов прив дит к резкому увеличению ЕОН /Назарова, Городницкий,1988/. По результатам расчете скопления магнитных источников зафиксированы вблизи зон разломов Блэйк Спур Восточный и на профиле, расположенном в Юрской зоне спокойного поля. Этим скопл пням соответствует магнитная аномалия типа "ступень", резкий перепад рельефа фупд

мента, субвертикалыше и наклонные нарушения структуры волнового поля, а также подъем раздела Мохо.

По данным геоисторического анализа АМП исследованный район мезозойских аномалий делится трансформными разломами на ряд блоков, отличающихся локальными вариациями скорости раскрытия с рядом поворотов генерального направления оси пале-оцентра спрединга (аномалии М22, М19, МП). Скоростные изменения синхронны в ячейках спрединга, самые резкие кинематические изменения произошли между разломами Восточный и Блэйк Спур, а также Западный - Каролина, в периоц формирования аномалий М16-М17 и М19-М21, что соответствует данным о положении виртуальною полюса /Roest е.а„1992/. Оба участка но данным ГСП-MOB имеют аномальные черты глубинного строения. На участке между разломами Восточный it Блэйк Спур отмечается постепенный подъем Мохо, а на участке разлом Западный - разлом Каролина вообще резко изменяется структура нижней части разреза. Появление в этом районе наклонных рефлекторов и подкоровых субвертикалытых нарушений, вероятно, связано с резкими изменениями направления и кинематики спрединга.

Сложный структурный план имеет зрелая океаническая кора в районе, где идентифицированы ЛМА последних номеров Ламонтской последовательности. Наиболее представительные данные получены методом ГСП и травимат шттометрией на профиле, пересекающем неактивную часть трансформного разлома Кейн в области коры возрастом 55-65 млн.лст (аномалии 25-30), что отвечает ключевому рубежу раскрытия Атлантики, когда начался спрединг Норвежско-Гренландского бассейна, и произошли изменения в разрастании Лабрадорского моря /Srivastava, Tapscotte, 1986/. Реакцией на гти события была переориентировка направления разлома со сменой обстановки расширения в егр оси на обстановку сжатия /Tucholke, Schouten,1988/. Исследования на КБГТ позволяют рассмотреть, как это отразилось на глубинной структуре коры.

Наиболее отчетлива и выдержана на сейсмическом разрезе группа отражений на временах 10-11.5 с, представляющая раздел Мохо. Средняя часть разреза состоит из одного -трех слоев, один из которых максимально неоднороден и включает многочисленные акустически прозрачные линзы и открывающиеся к поверхности дна конуса, что позволяет сопоставить его с дайковым комплексом. На двух участках профиля (на юге и на севере) в нижней части коры выделены аномальные слои, примыкающие к разделу Мохо, они характеризуются более интенсивными рефлекторами, подобными горизонту R /Mutter е.а.,1984/. Вблизи разлома Кейн и на северном конце профиля, где ранее крупных зон нарушений не выделялось, нижний слой рассечен наклонными разломами с образованием шпорообразных искривлений при резком усилении динамики отражений.

Хорошо хоррелируемый горизонт Мохо имеет форму компенсационных поднятий и опусканий, противоположных формам рельефа дна, т.е. его положение отвечает модели изостазии Эйри. Расчеты совместных спектральных характеристик рельефа фундамента и гравитационного поля подтверждают эту интерпретацию. Из анализа эмпирических адмит-тансов следует, что модели некомпенсированного рельефа и упругой плиты неприемлемы дтя района, где развита кора зрелого возраста. Наилучшее совпадение форм эмпирической и теоретической передаточных функций наблюдается для модели Эйри с глубиной компенсации 10-30 км. Изменчивость параметров плотностных моделей при пересечении разломных зон оценена эффективным параметром - оптимальной глубиной компенсации, которая соответствует модели, имеющей наименьшую дисперсию теоретического и эмпирического адмиттансов. В результате расчетов выявлены минимумы глубшты компенсации на 25°05'е.ш. (севернее оси разлома Кейн) и на 28°с.ш. Вероятно, польем уровня изостазии связан с действием дополнительных компенсационных эффектов, кроме схемы Эйри, например, изменений средней плотности коры или мантии, т.е. модели Пратта.

Результаты кросспектрального анализа гравитационного поля и рельефа дна согласуются с расчетами прямых и обратных задач гравиметрии в режиме проверки гипотез. Моделирование показало, что, при условии согласования результатов интерпретации сейсмического разреза и конфигурации границы Мохо в нлотностпой модели, оптимальное решение получается с учетом тела аномальной плотности в низах коры. При этом требуется

уменьшение плотности на 0.17г/см3 в северном аномальном блоке и на 0.2г/см3 в районе разлома Кейн, что соответствует 20-30% серпентинизации перидотитов верхней мантии /Chrisien.scn.1966/.

В пользу ссрпеш шиповой модели образования аномальных тел в районе ратлома Кейн и на северном конце полосы теотравсрса свидетельствует и интерпретация АМП. Оба участка характеризуются интенсивными магнитными аномалиями явно псинверсионной природы. Как и в районе развития мезозойской коры, этим участкам соответствуют вертикальные пеночки магнитных источников, положение которых оценивалось методами "особых точек" и деконволюции Всриера.

Зафиксированные в геофизических полях аномальные особенности земной коры вблизи зоны крупнейшею ратлома Кейн не являются неожиданными в свете имеющихся данных о строении трацеформных разломов /Cormier е.а.,1984; ДубининД987/. Аналогичные геофизические характеристики в северной части гсотраверса Moiyr означать, что здесь также зафиксировано тектоническое нарушение (рие.З). Сдвиг осей ЛМА 27 и 30 уста-

I". ' м-'

Рис. 3. Комплексный геофизический профиль, пересекающий неактивную часть трансформного разлома Кейн на западе геотравсрса.

повлен в этом районе в результате гсохронологического анализа АМП. Следовательно, ряд признаков: утонение коры, увеличение размаха вариаций ее мощности, серия разрывных нарушений и четко прослеживаемая плоскость сдвига, по которой происходит ступенеобразное воздымание рельефа дна со стороны более молодой (по интерпретации магнитных данных) части нлиты, - свидетельствует о наличии тектонического нарушения, которое следует считать налсотрансформным разломом, поскольку его след не фиксируется в структуре современного САХ.

Одной из отличительных структурных особенностей зрелой океанической коры, наряду с типичной трехслойной стратификацией (но сейсмическим данным) и изоста-зией в рамках модели Эйри (по данным гравиметрии), является повышенная мощность магнитоактивного слоя. Оценки эффективной намапшченности выполнены с использованием алгоритма Паркера /1974/. При стандартной мощности магнитоактивного слоя 0.5 км получаются величины намагниченности до 10-15 А/м, что резко превосходит диапазон экспериментальных данных о ЕОН океанских базальтов. Расчетные оценки соответствуют нетромагпитным наблюдениям, если мощность магнитоактивного слоя составляет 2-4 км. Такой же результат дает исследование статистических характеристик АМП. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими автокорреляционными функциями, рассчитанными но алгоритму В.Н.Глазнева и др. /1981/, позволяет оценить оптимальную 1сомстрию модели мапштоактивного слоя. По результатам расчетов в районах развития зрелой океанической коры подошва магнитоактивного слоя, как правило, конформна его

кровле, а его мощность составляет 2-4 км и имеет наиболее резкие изменения вблизи зон разломов. До таких же гл>{5ин (а иногда даже и глубже) локализуются магнитные источники методами "особых точек" и деконволюции Бсрнера. Повышенная мощность магии го-активного слоя означает, что при медленном епредиш с в момент образования коры и :о-герма Кюри занимает достаточно глубокое положение (aro соответствует температурным рз'рсчам в моделях Хснстока и др. /1993/ и Нейманна-Форсайта /1993/). Следовательно, буквально с этою момента разломная тектоника ггграст сушествектто роль к формировании структурного облика достаточно холодной и хрупкой литосферы.

Аномальные геофизические характеристики вблизи зон разломеч тесно шиш с сегментацией коры in-ia трехмерной структуры мантийного аппеллинга при малых скоростях сиреднша. Дисгальнне когти сегментов, в соответствии с копненгутной моделью м.пчабыджета Alacdonald е.а.,1988: I.in е.а.,1990/, имеют пониженную мощность коры из-за удаления от эпицентров мантийного знвсллинга. Толщина консолидированной части коры может уменьшаться вблизи 1ектоннчесюи нарушений на 50%, что и наблюдается на сейсмических разрезах, еелгг принять аномальный базалышй горизонт за прсобра -.оранную часп. fcpxvcñ матии. С учетом несовпадения положения петрологического и гейемн-ческого разделов Мохо магматическая кора в райогге разлома Блэйк Спур имеет мощное гг. 3-4 км. Смещение по разлому составляет всего 12 км, поэтому такое сокращение мощности не может быть результатом термическою краевого эффекта /Fox. Gallo, 1984/ или резкого изменения вязких свойств литосферы /Collette, 1992/, и, вероятно, зависит лишь от магмабюджета г> момент аккреции /Minshull е.а.,1991/. Разломообразование увеличивает проницаемость коры, что является благоприятным фактором для серпентинизашш при проникновении воды по трещинам, особенно, па некотором удалении ог центра егтре-динга, когда температура остывающей литосфертгой плиты надает ниже 500°С (поле стабильности серпентинитов) на'глубинах, где расположены перидотиты верхней машин. По мере лалыгейшего удаления от оси СОХ трещины перекрываются осадками и заполняются продуктами гидротермальной деятельности, что приводит к "запечатыванию" аномальных слоев и их сохранению на протяжении десятков миллионов лет.

Предлагаемая интерпретация увязывает две структурных особенности зрелой океанической коры: положение наклонных рефлекторов и аномальных батальных слоев. Нкжне-коровме наклонные отражения часто выполаживаются в направлении утонения коры и примыкают к аномальным слоям. При этом верхняя часть коры (фундамент и акус-i ичеехи прозрачная толща) разбита нарушениями, что создает эффект "тектонической решетки".

Таким образом, структурные особенности зрелой океанической коры связаны, как с ггеоднородностями аккреционных процессов в момент ее формирования, так и с последующими преобразованиями вблизи тектонических нарушений.

Это сформулировано в третьем защищаемом положении:

"Сегментация зрелой океанической коры проявляется в сочетании нескольких структурных планов, обусловленных изменениями режима аккреции в палеоцентре спрединга и переработкой литосферы вблизи зон тектонических нарушений при серпентшшзации пород верхней мантии."

ГЛАВА 5. ВРЕМЕННЫЕ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ

ПАЛЕОЦЕН-МИОЦЕНОВОЙ АККРЕЦИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ

АТЛАНТИКИ.

Систематические данные в районе, где развита кора палеоцен-миоценового возраста (до ЛМА 21) позволяют оцеггить влияние изменений геометрии и интенсивности спрединга на процессы в рифговой оси и за ее пределами, стиль сегментации и структурные неоднородности коры. Важную роль играет возможность возрастной привязки геофизических характерисгик на основе геохронологического анализа магнитных аномалий.

В щученном районе преобладают ЛМА инверсионной природы, что демонстрируется сводными картами (рафиков и изодшгам АМП. Для 1соисторичсскою анализа исполыовань. редуцированные к полюсу магнитные аномалии, которые не содержа! искажений 1р,->.а невертикалытоаи вектора намашичения. Цветная структурная карта АМП ограж.м две конкурирующие чергы спредишовою процесса: регулярность (анизотропия i- симметрия ЛМА) и нрострапа пенно-временную изменчивость (сегментированный облик апо-: i. и,и, асимметрия к западу и востоку от САХ). Магнитные аномалии имеют структурное выражение, близкое к формам геологических тел, проявляя "отпечатки" сс!ментов падсоцентра спрсдшпа.

При гсоттсторттчсском анализе АМП обычно пола!ают, что инверсионныемапштные но очники расположены в слое 2А, имеющем мощность 0.5 км и намагниченность 5 А/м. Однако и рстулматы тпмерсний образцов, включая данные скважин ПГБ, и спутниковые сьсмки, и статистические характеристики АМП, и результаты магнитного моделирования свидетельствую) о существовании нижнего магниюактивпого слоя, вероятно, представленного i абороцдами. Для оценки аттомалиеобразующего вклада пород низов коры рассчшапы остаточные машиптыс аномалии, представляющие своеобразную редукцию АМП: n¡ наблюденных значений вычтен матитиый эффект конформного рельефу слоя 2А. рассчитанный с использованием трехмерного алгоритма прямой задачи /Parker. 1972/. Остаточные аномалии отчетлив;) линейны, что свидетельствует об инверсионной природе нижнего магнитного горизонта. Моделирование показывает, что небольшой фазовый сдвш между двумя последовательностями прямо и обратно намагниченных блоков, исходя из положения изотерм в в 1ермомсханичсских моделях /Henstock е.а.,1993; Neumann. Forsyth, 1993/. существенного влияния на форму и амплитуду аномалий не оказывает, поэтому для теохропологичсского анализа использована модель, предусматривающая мощность матнигоактивиото слоя 5 км и намагниченность 2А/м.

Высокая плотность съемочной сети позволяет провести тотальную идентификацию ЛМА 0-21, охаракгеризовав возраст океанической коры в диапазоне 0-50 млн.лет. Наибольшие трудности вызывает отождествление аномалий к юго-западу от раглома Кейн, тле их ттозшптч не вписывается в простую схему равномерного спрсдиша. Регулярная сеть данных позволяет предложить оршинальный вариант идентификации ЛМА в этом районе, отличающийся от ранее опубликованных /Klitgoril, Schoutcn.1986; Roest,1987/. Амплитуда аномалии' 13 и ее форма оптимально соответствуют модельным, если она отождествляется с серией максимумов в районе 49'з.д., которые имеют ряд правосторонних смещений. Интенсивность АМП к северу от линии сдвигов надает, форма аномалий становится неотчетливой, т.е. происходит их своеобразная деструкция. Восточнее наблюдаются смешения осей других ЛМА, но несколько меньшей амплитуды. Прсдлатаемая идентификация согласуется с моделью отклика разлома Кейн на изменения движений ансамбля лшосферцых плит, когорая обьясьяст наличие обстановки сжатия или растяжения в зависимости от ориентировки раз тома /Tucholke, Schoutcn, 1988/. Последняя смена фаз сжатия-расширения проитонтла 22 млн.лет назад (ЛМА б) и кореллирусг с позднепалсотетт.>вон реорганизацией траниц плит /Srivaslava, Tapscott,198ô/. Датнтые КЬГТ покатывают, что ключевые изменения геометрии разлома в момент формирования ЛМА ft отразились lia структурных особенностях коры в соседних с ним областях.

Тектоническая модель впсоссвото аккреционного очага, действующего в обстановке растяжения в осп трансформист о рашома, объясняет ггронехождение основных структурных элементов вблизи разлома Kuiri, a именно: двух V-образных нарушений к северу и югу от пересечения рифт-трансформ, серии сдвигов, огмечасмых смещениями ЛМА 13 и аномальной области, примыкающей к северному борту разлома Кейн в районе 50°з.д„ где имеется интенсивнейшая мапшгная аномалия, приподнятый рельеф дна и локальный максимум гравитационных аномалий в свободном вотдухс (рис.4).

■и и 'Щ %

ххй Щ. 1

Модель описывает развитие разлома Кейн и сопредельных геоструктур в последние 20 млн.лет.В момент формирования ЛМА 6, происходит pet-кос изменение движения ансамбля литосферных плит. вызвавшее смену компоненты сжатия на компоненту растяжения в оси ратлома /Tucholke. Schoutcn,19X8/.B резульга-тс, к югу от разлома смещается блок литосферы (коры.'), вероятно, но ссрнентинитовому слою, возникшему вблизи зоны нарушений. Амплитуда этого смешения максимальна на расстоянии около 250км (ЛМА 1-1) от палеоиешра спрелшпа. Почт и такую же длину имеет сдвиг осп САХ по разлому Кейн - сработал механизм "рычат а" при переориентации трансформа: окончания 'рычата" фиксируются по аномалиям 6 и 13. Перемещение птгосферното блока имело характер серии срывов, которые идентифицируются по сдвигам ЛМА 13. а направление плоскости смещения проявляется как серия депрессий на детальной карге рельефа фундамента /Tucholke. Schoutcn.1988/ и зафиксировано в волнистости и сплюснутости ею поднятий. На участке, примыкающем к южному борту разлома Кейн. деформации были максимальными и привели к деструкции системы ЛМА. Расширение разлома спровоцировало эпизод интенсивною вулканизма в его северном борту. Этот процесс, как и вулканизм в пределах СОХ, мог быть многократным, и во время самого продолжительного, начиная с олшопена, периода прямой полярности геомагнитного ноля (2 млплет), возникла интенсивная положительная магнитная аномалия. Предложенная модель предполагает эффект асимметрии спрсдинга в восточном и западном направлениях, что и было зафиксировано в ходе геоисторического анализа АМП. Спрединг в момент эпизода вулканизма в борту трансформного разлома, по-существу, имеет трехмерный характер, поскольку "теологически" механизмы аккреции коры в разломе и в рифте ничем не отличаются - это ма; матизм на фоне обстановки растяжения, сопряженный с наращиванием коры в режиме остывания интрузий /Henstock е.а.,1993/. Дополнительная компонента спрсдинга и его асимметрия привели к локальному изменению направления оси раскрытия, уменьшающему разницу векторов в двух системах расширения (в рифте и трансформном разломе) и, в итоге, привело к замиранию вггеоссвого вулканизма. Смена простирания оси епредиша

Рис.4. Тектоническая модель развития внеосевого центра аккреции при расширении трансформнога разлома.

после образования ЛМА 6, гюсившал компенсационный характер, следшся в JIM А, начиная с номера 5Е в пределах V-образпой структуры к северу от разлома Keim. ■Различия в структурных "следствиях" действия модели внеосевого аккреционного центра к северу и югу от ¡изюма Ксйн, а также к западу и востоку or оси САХ объясняются региональной тектонической обстановкой, ключевыми факторами при этом являются сочетания возраста, мощности литосферы и ее механических свойств is зависимости от поищии участка плиты в системе рнфт-трансформ.

Легальная идентификация JIMA позволяет получить возрастную характеристику земной корн Для исследокглия вариаций енредипгового процесса. Координаты магнитны*. аномалий были оцифрованы, преобразованы в непрерывные изохроны по шкале Кап; ;; Kenia /1992/ и пересчитаны в вшрастной грид методом интерполяции в напрашглшн спрединга /Косы е.а.,1992/. Выдержанность средних расстояний между характерных!!! июхропами свидетельствует о региональном постоянстве скорости спре-динга, что согласуется с предшествующими оценками /Klitgord, Schouten,1986; Гуре-впч.1992/. Детальная интерпретация подтверждает и наличие локальных изменений кинематики енредшна /МащенковЛ987/. Они закаршрованы после вычисления грида скорости енредтпа, как величины, обратной к горизонтальной производной от возраста в направлении раскрытия. Из кинематической схемы следует, что низкоскоростноп спрединг -существенно трехмерный процесс, изменчивый, как в направлении движения плит, так и перпендикулярно ему.

Дня более наглядного представления динамики раскрытия вариации скорости были выражены в виде процентной диаграммы суммарного наращивания коры; 50"с аккреции соответствует обстановке симметричного спрсдинта, когда со стороны каждой из раздвигающихся плит образуется одинаковая площадь коры за один промежуток времени. Анализ показывает, что локальная асимметрия 409t/609c является типичной для исследованного района. Схема аккреции коры демонстрирует очень динамический характер пространственно-временной изменчивости спредннгового процесса с палеоцена до настоящего времени. Вероятно, это объясняется долгоживущей сегментацией океанического рифта, когда сегменты, разделенные нарушениями (в том числе и нетрансформного типа), эволюционируют относительно независимо в течение десятков миллионов лет.

Изменчивость геометрии палеоцеитра спрединга иллюстрируется схемой синтезированных изохрон, представляющих осреднснную комбинацию осей ЛМА, идентифицированных но разные стороны от САХ. Аэимуг каждого участка палеорифта принят относительно направления спрединга в региональной цифровой модели раскрытия Атлантики /Collette, Rocst, 1992/. Число сдвигов палсоцентра спрединга строго зависит от величины угла между его генеральным простиранием и направлением раскрытия, к изменении} которого процесс перестройки геометрии спрединговых сегментов очень чувствителен. 10 млн. лет назад направление спрединга и простирание палеорифта различались наибольшим образом, чем когда-либо, начиная с палеоцена, что фиксируется максимальным количеством смещений у ЛМА 5. Также отчетливо проявлен па схемах, иллюстрирующих динамику раскрытия, возрастной рубеж 20 млн.лет (ЛМА б).

Наличие цифровой информации о возрасте литосферы дает возможность проследить эволюцию структурных неоднородностей коры, запечатленных в различных интерпретационных геофизических параметрах. Согласованные по координатам грады АМП и возраста позволили исследовать изменения интенсивности магнитных аномалий. В качестве амплитудной характеристики магнитного поля использованы величины размаха - разницы между сопряженными отрицательными и положительными аномалиями /Городницкий, На-зарова,1988/. Расчеты проведены гго триду АМП. Поскольку часть амплитудных особенностей магнитных аномалий связана с длительностью и частотой-инверсий, осуществлена нормализация значений размаха к палеомагнитной шкале. Гистограммы распределения значений ратмаха вдоль осей ЛМА показывают, что они имеют устойчивые амплитудные характеристики. Это позволяет рассмотреть особенности размаха АМП в сопоставлении с зависимостями, характеризующими изменчивость петромагнитных характеристик базальтов с возрастом коры /Bleil, Petersen, 1983; Пискарев, 1991/.

Анализ временных закономерностей амплитудных характеристик AiMn проведем по трем широтным профилям. 1ле имеются данные MOB. Профили характеризуются подобными кршл.тми размаха. однако корреляции с сейсмическими границами не наблюдается. Это поишясг предположить, что основной эффект п тпмепениях амштитудштч характеристик ЛМА связан ¡те с теометрией мат шгтоактивного слоя. а с вариациями иамашпчеишюп. Графики размаха малинных аномалий имеют более сложную форму, чем глобальная тлвиенчоегь UOH or RoipacM /Blcil, Petersen. 1983/ - вслед та минимумом для коры pofpjcit>M м'ш.лст. появляется локальный максимум для возраста 20-25 мли.лст.

Значение СОИ ui и но завпеш от общего содержания желе та н породе, а изменения жслешеюсп: базальтов и их мапшшых свойств коррелируют между собой /Пискарев. 1991/. Эту эмпирическою лточсрносм, необходимо учитывать при объяснении возрастной изменчивости амнлитчдиьтх характеристик АМН. Экстремумы значений размаха АМП со-чтве етвуюг временам нанбо jcc нссыбнтьного разрастания океанического дна (10 и 20 'пи. лег на шт. кот.и резм' меня шсь скорости енредиша и направление простирания оси рифта. Максималыюе Mu№ivxir«> смешении иалсопенгра енрелиша 10 млп.лет назад (ЛМА 51, привело к пои лпению . Р<'! : ¡ ч< к: i и коры и дсслрукции матнитоамшзнозо слоя. что отражается ввндс минимума pa ¡маха АМП. Повышение интенсивности магнитных аноча-лнй для коры возрастом 20-25 млн. лет соответствует изменению скоросш спредннта в jTo тзремя. Если фактором роста ВОН является повышенная железистоегь баюшлоА. го наличие максимума размаха АМП может быть обусловлено процессом еинтекгоннческой цифференниании /Dick е.а.,1991/. Резкие изменения скорости спредшна при наличии "холодной" литосферы, верояшо. будут благоприятным фактором для pa шиши этого процесса. Тектонический фактор объясняет и отличия характера возрастных изменений амплитудных характеристик АМП исследованно!о района от гтобалъпой зависимости 'BJcil. Petersen, 1983/.

Неоднородноегн епредннгового процесса проявлены и в нлогносгной структуре лито-:феры. Для анализа региональных изостаитческих моделей осуществлен кросспектранный анализ гравиметрических и батиметрических данных но 6 профилям широтного направления длиной около 4600 км. Сравнение эмпирической передаточной функции, полученной но трансатлантическим профилям, с теоретическими кривыми показывает, чго нзо-.латическая модель упругой плиты не может быль принята из-за больших расхождений и глинноволнотзой части спектра. Хорошее совпадение существует для модели Эйри при изменении ¡.чубины компенсации от 30 до 60 км. При этом параметры моделей компенсации специфичны в различных диапазонах спектра. Для длин во ш от 30 до 150 км лучше тодходит модель Эирн с глубиной компенсации 28-30 км, ог 150 до 300 км - с компенсацией па 45 км, а в длинноволновой части спектра (свыше 300 км) оптимальная глубина компенсации в модели Эйри составляет 60 км или действует эквивалентная ей схема ílparra (Нк=120 км).

Мерой соответствия принятой модели компенсации и нлогносгной структуры лиго-:феры являются остаточные гравитационные аномалии разница наблюденного ноля н гравитационного эффекта оптимальной модели. Вычисление остаточных аномалий для модели Эйри с глубиной компенсации 45 км без частотной фильтрации, показывает что, если рассматривается весь диапазон длин волн, то не все особенности рельефа диа скомнсн-лтрованы. Для вычисления остаточных гравитационных аномалий в длинноволновом диана-юне (L>300 км) использована схема Пратга с глубиной компенсации 120 км. которая эквивалентна модели термальной изосгазии литосферы с толщиной, определяемой гермомеханическимн разрезами /Sclatcr, 1973-. Сорохши.1974/ и отвечающей предельной щенке С.С.Иванова /1981/. В полосе длин .млн 30-150 км остаточные аномалии ш-шелены для модели Эйри с Нк=30км, их характер свидетельствует о скомненсирошш-гоеттг нлотпостных особенностей литосферы. Компенсационная Гранина 30 км выделялась г рапсе /Bowin, Milligan. 1985А но предпочтение отдавалось эквивалентной модели упругого тзгнба .лигоеферной плиты мощностью 6-10 км. Действительно, при длинах волн .30-;50 км [юрмы передаточных функций моделей плиты (Нл=6 км) и Эйри (Нк=30 км) подобны. Эднако эмпирическая кртгвая, вычисленная по отрезкам профилей длиной 380 км для

исключения влияния длинноволновой составляющей, свидетельствует в пользу модели Эйрн.

Таким образом, адмигтанс-аналпз батнмотричсских н гравиметрических данных сети трансатлантических профилей КБГТ свидетельствует о прева-лирующей роли изостазии Эйри с двумя уровнями компенсации: 30 и 45 км, проявляющимися, соответствен!.о, на коротких и средних длинах волн. Эта закономерность, впервые обнаруженная на КБГТ автором совместно с Е.Г.Астафуровон и П.В.Беляевым /Аетафурова н др.,1992/, является устойчивей чертой плотпостной структуры литосферы Атлантики, в целом (Беляев И.В.,1993, устное сообщение). Компенсационные 1раницы находятся в пределах лзпосфсрпого слоя верхней машин, а их положение в разрезе позволяет предположить свяч. с границами фазовых переходов /Луканзензч, Приставакипа,19*'4; Городшщкий,1985/.

В то же время детальные площадные данные КБГТ убедительно свидетельствуют о реализации изос^азнн в модели упругою изгиба плиты непосредственно в районе САХ /Аетафурова и др., 1992'. Граница перехода от одной модели компенсации к другой располагается на удалении от оси центра спредиша. Для определения се положения проведен вычислигелмн.гй эксперимент: в соотьетствии с особенностями прострапствстшо-времспных характеристик спредннго, область развития корн возрастом до 50 млн.лет разбита на участки, в пределах которых проведен кросспсктральный анализ. В результате расчеппз установлена, что inocrauw к ciwie упругого изтбз плиты характерна для литосферы моложе 10 млн.лет. В области между ЛМА 6 (изолропамп 20 мднлет), начинает действовать модель Эйри с оптимальной глубиной компенсации 33 км. Далее, с увеличением возраста литосферы влияние изостазии в стиле Эйри прегалируст (Нк=35 км). Для лшосферы возрастом 10-40 млнлег модель упругой шопы не подходит даже для коротких длин волн, хотя при любых наборах входных данных, включающих область САХ, в коротковолновом диапазоне схемы Эйри и упругой плиты эквивалентны.

Hl вычисли тельного эксперимента следует, чго область смены стилен изостазии. вероятно, отвечающая изменению механических характеристик лигосфегы, расползается между 5 и 6 магнитным» аномалиями. Эта оценка имеет ряд тектонических "следствий". Во-первых, способность литосферы к упругому нтгпбу - один из факторов сегментации пешра спредшпа. следовательно, предельное "время хапни" сетмсшов может быть оценено в 10 млн.лез в соответствии с размерами учаезкоз, с одинаковыми параметрами раскрытия па днафамме аккреции хорь:. Во-вторых, в области смени стилей изостазии, характеризующейся изменением зеомеханззч-хкнх свойств литосферы, может возникнуть обстановка локального сжатия, следствием чего яглястся ио'ннкновенис структур натне-таппя. доседпмешациотшого надвип'об; л!,иазш;з и других нро./ллепий тектонической рас-слоенпостц /Пушаровскпй и др.. 1987: Пшппкнко. 1993/. Анализ временных разрезов MOB по широтным н меридиональным профилям КБГТ показнг.аеi, чго для области коры возрастом 10-20 млн.лет характерно н.'.шчие наклонных рефлекторов. отмечаютззх гранско-ровыс разрывные нарушения. Б-трегьих, раздробленные участки па удалении 100-200 км oí Петра спредшпа - бнагонрияшый факгор дли размштя внеоссвого магматизма.

По результатам адмиттапе-аналнза составлены карты остаточных 1равитаз тонных аномалий для модели упругой плиты мощностью 10 км и Эйри с уровнем компенсации 33 км. Структура САХ практически не проявилась на первой карте, чго является дополнительным aplyMCHToM в пользу выбора схемы нзосгазии для этой области. Основные аномалии Дц ост. приурочены к районам развития тектонических нарушений, а граница смены стиля компенсации проявляется в виде ретиопального перехода от положительных к отрицательным значениям Ag ост. Изомстрпчный облик большинства аномалий и их преимущественное простирание в направлении движения плит свидетельствует о тесной связи плотностной структуры литосферы и сегментации СОХ. Асимметрия раскрытия также проявилась в картах остаточных гравитационных аномалий: западный фланг характеризуется систематически более низкими значениями Ag ост.

Для исследования вклада вариаций мощности земной коры в аномалии поля силы тяжести в районе развития коры иалеоцен-миопепового возраста " рассчитаны н закартнровапы мантийные аномалии Буте. Две особенности МАБ логично увязываются

с интерпретацией в рамках адкиттапе-технологии и результатами геоиеторпческого анализа АМП. Граница окончаний аппендиксов отрицательных аномалий, пространственно связанных с сегментацией САХ, расположена в районе ЛМА 5, где происходит смена стиля итостатической компенсации и изменяются кинематические характеристики спрсдшна. Изомегричные по форме аномалии на флангах хребта, вероятно, связаны с вариациями мощности коры в соответствии с моделью нзостазшт Эйрн. Часть отрицательных локальных МБА вблизи тектонических нарушений сопряжена с интенсивными положительным!! магнитными аномалиями явно пегшвереноппого облика, что может бшь проинтерпретировано, как результат ссрпсщшшзации пород верхней мантии. Разлом Кенн характеризуется серией положи тельных МАБ, вероятно, обусловленных утонением коры за счет сокращенного магмабюджега при аккреции коры вблизи трапсформа.

После фильтрации и трансформации продолжения поля вниз, МАБ были конвергированы в значения мощности коры в еоотвегегвии с концепцией Ж.Лппа н др. /1990/. Расчетная карта мощности коры свидетельствует о шачтелыгой изменчивости этого интерпретационною параметра. Пространствснио-времсштая неоднородность епредиша приводит к формированию структуры "лоскутного" пита, возникающей в результате обособленного развития спредшповых сегментов.

Таким обра юм, комплексное рассмотрение геофизических данных КБГТ показывает, что в налеоцене-миоцене происходили неоднократные перестройки спрсдинга и изменения интенсивности аккреции коры, которые зафиксированы в неоднородностях ее плотностной, сейсмической и магнитной структуры.

Результаты пространстиекно-временного анализа этих неоднородностей сформулированы в четвертом защищаемом положешш:

" Низкоскоростной спрединг - существенно нестационарный процесс, что отражается в изменениях простирания рифтовой оси, ее смещениях, вариациях темпа раскрытия и асимметрии аккреции коры. Эволюционная перестройка литосферы отражена в смене характера изостазии (упругая плита - Эйри) и возрастной изменчивости магнитоактивного слоя. При изменениях направлений движений в системе рифт-трансформ развиваются внеосевые аккреционные центры, функционирование которых приводит к дополнительному осложнению структуры земной коры."

ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ АККРЕЦИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ И СЕГМЕНТАЦИЯ САХ.

В заключительной главе диссертации рассматривается вопрос, каким образом особенности аккреции коры гга дивергентной границе в условиях медленного епредиша приводят к формированию сложно-организованной структуры сегментированного ("лоскутного") типа.

Детальные батиметрические съемки САХ между разломами Ксйп и Атлантис выявили Гюльшое число сегментов хребта различного порядка длиной 10-100 км, разделенных цетрансформными нарушениями /5ешреге с.а.,1993/. На картах рельефа дна гребневой зоггьг САХ по материалам КБГТ большинство границ сегментов отчетливо выражено в виде угзких межгрядовых понижений между подводными хребтами и горами, ориентированными, сак правило, субпараллельно оси хребта /Бочарова, 1992: МачсЬспкоу е.а.,1992/. Система субгштротных нетрансформньтх нарушений прослеживается на сотни километров !а пределы гребневой зоны, следовательно, сегментация не является особенностью только »временного САХ, а имеет долгоживущий характер. Данный результат систематического шртироваиия рельефа дна на среднемасштабном геоморфологическом материале тодтверждает идею о длительном существовании сегментов епредиша ("тектонических соридоров"), высказанную на основе анализа аномалий высот геоида в Южной Атлантике Капе, Науе5,1992/.

Xapaxiep дншонктивной активное!и тесно связан с сегментацией САХ: уд/пшенные, линейно-гияьульгс paipußiibie нарушения с малой амплитудой сбросов тяготеют к центрам се! мет ов. а укороченные но простиранию, искривленные разломы с увеличенной амилтудоц сбросов приурочены к и,ч концам. Геоморфологические различия обусловлены реализацией двух количественных физических моделей: с одним активным разломом с каждой стороны от САХ и флексурным изгибом ближайших неактивных разломов, приводящим к "террасообразному" облику рельефа (обстановка вблизи нетрансформных нарушений) и с активностью большою числа разломов, гщ-^ып из которых "помогает" росту напряжений, вызывающих зачожрмие соседнего разлома, в результате чего устанавливается характерное расстояние между нарушениями (обстановка в центрах cei ментов) /Shavv, Lin, 1993 /. Следовательно, при медленном спрсдвше морфология рельефа, в шачшельпой мерс, определяется разломной тектоникой и генетически связана с эффективной толщиной упругой плиты параметром, определяющим геометрию флсксурпот о изг иба литосферы.

Оцеикр этого параметра произведена с помощью кросспсктрального анализа глубин дна и аномалий поля силы тяжести. В результате подбора оптимальных параметров модели компенсации по 35 профилям, пересекающим гребневую зону, наилучшее совпадение модельных и эмпирических одмитгансов получено для схемы упругой плиты с эффективной мощностью 4-10 км, что совпадает с оценкой наложения очагов мелкофокусных землетрясений /Kong е.а.,1992/. После определения оптимальных параметров упругой плиты для каждого профиля, по разнице модельных гравитационных эффектов и экспериментальных данных вычислены остаточные гравитационные аномалии. Ось рифта выражается в виде линейно вытянутой отрицательной аномалии, связанной с наличием некомпенсированных эффектов. Наиболее интересны для изучения особенностей аккреции коры "ячеистые" локальные отрицательные аномалии, отчетливо выделяющиеся по всему простиранию оси САХ и иногда группирующиеся в серии. Пережимы осевой аномалии, серии аномалий и отдельные локальные экстремумы, соответствуют гсоморфоло-гической сегментации хребта различного порядка /Sernpcrc е.а.,1993/. Синтезированный профиль оптимальных глубин компенсации вдоль оси САХ показывает, что, как правило, эффективная мощность упругой плиты имеет минимальные значения в центрах сегментов и возрастает по направлению с их концам. Примечательно, что известные районы гидротермальной активности, располагаются там, где мощности упругой плиты резко изменяю 1ся.

В карте остаточных гравитационных аномалий проявлена сегментация более низкого порядка, чем единицы, выделенные съемками с многолучевым эхолотом /Purdy е.а.,1991/. В полосе КБГТ различается четыре крупных блока САХ: к югу от разлома Кейн, между разломами Кейн и нарушением 2б°17', далее между нарушениями 26°17' и 28°15' и к северу от нарушения 28°15'. Для оценки объективности визуального районирования проведен вычислительный эксперимент: наборы профилей, попадающие в пределы одного блока, объединены в общий массив для кросспектралытого анализа гравитационного поля и глубин дна. Результаты расчетов подтвердили различия в параметрах моделей изостазин для выделенных единиц среднемасштабной сегментации. Все расчетные характеристики: когерентность, фаза и передаточная функция имеюг отличительные особенности для каждого из блоков.

Среднемасштабная сегментация САХ отчетливо проявлена в геоморфологии рельефа дна. Форма и размеры рифтовой долины закономерно изменяются при переходе от одного ерсднемасштабного сегмента к другому, что отчетливо прослеживается на вдольосевом профиле рельефа и схеме поперечных профилей. Эти вариации объяснены в рамках модели рельефообразования в осевой зоне, где ширина внутреннего дна долины - функция глубины перехода от хрупкого к пластичному состоянию среды /Нагрег,1985/. Таким обратом, 1 соморфоло!ическаа сегментация САХ зависит и от геомеханических параметров литосферы, в отличие от условий быстрого раскрытия, когда определяющим фактором сегментации является, в основном, магматический бюджет /Macdonald

е.а.,1993/. Для идентификации "геомеханичеекого" и "магматического" сценариев сегментации необходима комплексная интерпретация геофизических данных.

В рамках концептуальной модели ЖЛина и др.Л990/ мантийные аномалии Буге представляют параметр, непосредственно связанный с интенсивностью магматических процессов - районы наиболее обширного отделения расплава из мантии выражены как аномалии "бычий глаз". Картирование МАБ показало, что эти изометричные аномалии иногда осложняются дополнительными экстремумами и группируются в серии, как и остаточные гравитационные аномалии, вычисленные с использованием адмиттанс-зехнологии. Локализация отрицательных остаточных гравитационных аномалий и МАБ по простиранию САХ, представляющая, по-существу, инвариантные решения в рамках одного метода, очевидно, связана с устойчивой особенностью плотностной структуры, отражающей сегментацию центра спрединга. Ряд локальных экстремумов расположен на некотором удалении от оси раскрытия симметрично к ней, что объясняется моделью формирования неоднородцостей коры при изменении кинематики спрединга медленных СОХ /Мащенков,1987/. Цепочка положительных МАБ на пересечении рифт-трансформ, вероятно, продуцируется двумя эффектами: охлаждением с приближением к разлому /Fox, Gallo, 1984/ и общим утонением коры, что установлено сейсмометрией /Cormiere е.а.,1989/.

МАБ отражают эффект колебаний мощности коры или неоднородностей плотностной структуры мантии за счет термического расширения и отделения фракции расплава /Lin, Phipps Morgan,1992/. В рамках гравиметрического метода разделить эти эффекты невозможно, однако анализ интенсивности МАБ в комплексе с другими данными свидетельствует о действии обоих факторов. Интенсивное наращивание коры вблизи центров сегментов и фокусирование 3 D-мантийного апвеллинга - это взаимозависимые процессы за счет реализации системы обратной связи между плавлением в мантии и характером апвеллинга, что приводит к установлению стабильных мантийных плюмов, функционирующих под действием сил плавучести /Lin е.а.,1990/. Дополнительные свидетельства такого сочетания апоиалиеобразующих факторов представляют результаты картирования МАБ за пределами гребневой зоны. Латеральные ограничения аномалий "бычий глаз" связаны с вкладом неоднородностей, обусловленных мантийным апвеллингом, а на удалении от оси САХ мантийный "вклад" в аномалии маловероятен и, скорее всего, они связаны лишь с вариациями мощности земной коры. Различие колебаний расчетных значений мощности земной коры на флангах и оси хребта составляет около 20%, примерно таким будет и соотношение аномальных плотностиых эффектов.

Двадцатипроцептное отделение расплава эквивалентно в пересчете наплотностные аномалии эффекту термического расширения с ростом температуры на 500°С /Oxburgh, Parrnentier,1977/, а при медленном спрединге температуры в верхних 5 км литосферы достигают лишь сотен градусов /Henstock е.а.,1993; Neumann, Forsyth,1993/. Поэтому превалирующим фактором в структуре верхнемантийных плотностных неоднородностей является, скорее всего, отделение расплава, что приводит к резким, но локальным изменениям поля температур.

От температурных характеристик сильно зависит структура магнитоактивного слоя новообразованной коры. Имеется два типа сочетания магнитных аномалий (или эффективной намагниченности) и особенностей гравитационного поля. С МАБ "бычий глаз" пространственно сопряжены интенсивные магнитные аномалии и, соответственно, максимальные оценки эффективной намагниченности. Такое сочетание особенностей гравитационного и . магнитного полей интерпретируется, как результат увеличения мощности коры и утолщения магнитоактивного слоя при избыточном отделении расплава из мантии. Трансформация продолжения АМП вверх приводит к выделению локальных аномалий, центры которых совпадают с минимумами МАБ. Иное сочетание геофизических характеристик намечается вблизи серий локальных гравитационных аномалий, например, в окрестности нарушения 26° 10'. Здесь имеется отчетливый минимум АМП и эффективной намагниченности, а форма осевой магнитной аномалии заметно осложнена. Указанное сочетание аномальных характеристик, вероятно, отвечает локальному повышению температуры мантии и, соответственно, утонению

мапштсактивного слоя за счет подъема изотермы Кюри. Об этом свидетельствует понижение амплитуд пересчитанных вверх магнитных аномалий. На карте пссвдогравитациошшх аномалий (трансформация Корделл-Граух /1985/). рассматриваемый участок САХ характеризуется разрывами изолиний, пространственно совпадающими с локальными отрицательными МАБ и минимальными оценками эффективной мощноет:! упругой плиты. Такое сочетание геофизических параметров интерпретируется как результат интенсивного транскорового раздомообразоваиия, создающего обстановку, благоприятную для появления локальных очагов расплава, продуцирующих интенсивные, но ограниченные по площади МАБ. Изменения структуры магнитоактивного слоя при этом не происходит из-за интенсивного температурного режима. Оценки кондуктивного теплового потока в данном районе, выполненные после измерений с ПОА /Becker, Von Herzen, 1993/, свидетельствуют об исключительно активном, но изменчивом термическом режиме (средние значения кондуктивного потока' составляют 300-700 мВт/мл2). С подъемом изотерм и разогревом пород нижней части коры согласуются и сейсмологические данные /Kong е.а.,1992/. Это сочетание термомеханических факторов благоприятно для развития процессов гидротермальной циркуляции.

Структурные различия в строении коры, зафиксированные работами MOB в районах с различной морфологией МАБ, подтверждают интерпретацию гравимагнитных данных. На профите, пересекающем в меридиональном направлении МАБ "бычий глаз" южнее 28°с.ш., выделяется три сейсмокомплекса, характерных для нормальной океанической коры, однако раздел Мохо с приближением к эпицентру аномалии заглубляется примерно на 2 км, что соответствует расчетной опенке по гравиметрическим данным. Изменяется характер отражений в низах разреза, где их динамика существенно усилена, вероятно, из-за наличия частично-расплавленных пород. В районе МАБ "бычий глаз" практически не выделяется наклонных рефлекторов и осей дифракции, обычно марглрующнх разломные нарушения, т.е. кора отличается повышенной пластичностью. С удалением от МАБ "бычий глаз" общая мощность коры составляет 5 км. Из данных MOB следует, что повышенная мощность коры в центрах сегментов обусловлена наращиванием третьего слоя, что, принимая во внимание глобальные зависимости /Zehnder, Mutter, 1990/, яаляется косвенным свидетельством превалирующего вклада аккреции на дивергентной границе в формирование неоднородностей структуры океанической коры.

Совершенно другая структура волнового поля представлена на профилях MOB в районах САХ, где интенсивных МАБ не выделено. Выразительность внутрикоровых горизонтов, включая акустически прозрачную толщу, здесь резко падает, а разрез, в целом, соответствует коре аномального типа. Осями дифракции и резко наклонными рефлекторами отмечаются многочисленные разрывные нарушения. Спорадически прослеживаемый раздел Мохо, вероятно, поднимается вверх с приближением к оси САХ, хотя сейсмическая запись в нижней части коры, в общем, "смазана".

Комплексная интерпретация всего набора геоморфолого-гсофизических данных позволяет провести районирование САХ с выделением границ четырех среднемасштабных сегментов (блоков) (рис.5). Основные различия между сегментами следятся и за пределами современной рифговой оси, следовательно среднемасштабная сегментация имеет "долгоживущий" характер. Блок между нарушениями 26° 17' и 28° 15' характеризуется наилучшей выдержанностью простираний геоморфологических линеаментов и осей JIMA, наличием отрицательных мантийных аномалий Буге "бычий глаз" и типичной трехслойной структурой коры. Его "антиподами" во всех характеристиках являются блоки между разломом Кейн и нарушением 26°17' и к северу от нарушения 28°15'. В каждом из них выделяются V-образньте структуры, которыми принято называть особенности рельефа дна и геофизических характеристик, симметричные по отношению к оси раскрытия, но имеющие значительный наклон к направлению спрединга. Наиболее четко V-образньте структуры проявляются на цветных структурных картах рельефа дна, АМП и гравитационного поля. V-образньте структуры на различных участках САХ подчеркивают среднемасштабную сегментацию, а районы, где они развиты, характеризуются значительной раздробленностью литосферы, что подтверждается результатами

кросспектрального анализа поля силы тяжести и рельефа дна - именно здесь имеются наибольшие вариации эффективной мощности упругой плиты. В отли-чие от предшествующих работ, когда были закартировашд лишь пересечения дискордантпых зон с рифтовой долиной /McGregor е.а.,1975; Morris, Detrick,1991/, геотраверсная сеть наблюдений позволяет проследить эти структуры полностью, до окончаний на флангах хребта. V-образные структуры, расположенные к югу и северу от разлома Кейн, направлены острием на север, противоположное напра-рление имеет дис-кордантная зона к югу от разлома Атлантис.

Из ориентировки простираний на картах АМП и рельефа дна следует, что рифтовый сегмент примерно постоянной длины мигрирует в направлении на север от зоны разлома Кейн. Треугольная область косого спрединга формируется "в кильватере" этого мигрирующего сегмента. По детальным батиметрическим данным /Purely е.а.,1990/ севернее разлома Кейн участок САХ с наиболее резким изменением направления оси имеет невысокие гребни, а район косого спрединга, в среднем, глубже, чем соседние области. Общее число осевых гор, выявленных в пределах этого сегмента рифта, значительно меньше чем на соседних /Smith, Cann, 1992/, что свидетельствует об истощенном

магмабюджете. Эти данные противоположны наблюдениям в районах продвигающихся рифтов, где растущие сегменты имеют более высокое топографическое положение и, по-видимому, избыток магмабюджета /Hey е.а.,1989/, следовательно, механизм образования закартированггых гга КБГТ V-образных структур должен быть существенно иным, чем модель Р.Хся /1977/. Альтернативные механизмы развития этих структур, например, как результат абсолютных движений плит в системе координат, связанной с нижней маггтией /Schouten е.а.,1987/ или как следствие локального горизоггтального потока мантийного вещества вблизи "горячих точек" также не подходят, учитывая их простирания и региональную тектоническую обстановку.

Вероятно, процесс миграции спредингового сегмента должен быть связан с изменчивостью структуры мантийного апвеллинга. Поток мантийного вещества, инициированный раздвижением жестких поверхностей плит, может продуцировать горизонтальные сдвиговые напряжения в направлении спрединга, при существенном увеличении которых мантийные плгомьг изначально цилиндрической формы преобразуются в двумерные конвективные валы, ориентированные также в этом направлении /Lin е.а., 1990/. В результате, возможна реализация модели мелкомасштабной (с диаметром валов до 400 км) конвекции под молодой океанической литосферой /Buck, Parmentier,1986/. Между трансформньгми разломами Кейн и Атлантис могут функционировать два противоположно направленных конвективных вала, которые приводят к появлению встречных V-образных структур в результате воздействия поднимающихся ветвей на хрупкую и раздробленную литосферу вблизи трансформных разломов. Уидуляционные подъемы конвективных течений совпадают с центрами

Рис.5. Схема комплексной интепретации геофизических и геоморфологических данных в районе'САХ, 23-29" с.ш.

апвеллинга, ответственного та средне- и мелкомасштабную сегментацию. Из такой модели следует, что сегментация должна быть долгоживущей, поскольку процесс организации конвективных валов инерционен. Абсолютные движения плит усиливают выразительность нарушений в одном направлении и "смазывают" в другом (поэтому V-образная структура к югу от разлома Атлантис не столь отчетливо "отпечатана" в рельефе дна и магнитных аномалиях). Максимальные возмущения в мантии, исходя из модели конвективных валов, следует ожидать в месте, где они сходятся. Эта область должна располагаться посередине между трансформнымн разломами, т.е. примерно на широте 27°15\ где выделяется, по крайней мере, две характерных особенности, подтверждающие предложенную модель. По краям от нее расползаются интенсивные гравитационные МАБ "бычий глаз", маркирующие районы повышенного отделения расплава, а сама она характеризуется пониженными значениями поля н заглублением рельефа дна на продольном профиле глубин.

Из комплексного анализа геофизических данных в районе САХ следует, что среднемасштабная сегментация рифта может быть обусловлена двумя основными причинами: 1) нсоднородностям;- структуры мантийного апвеллинга и мелкомасштабной конвекция, приводящими к неоднородному плавлению вещества мантии и фокусированию расплава ("магматический" сценарий сегментации); 2) реализацией деформаций хрупкой литосферы ("геомехапический" сценарий).

Информацией, которая позаолясг идентифицировать тот или иной сценарий сегментации, служит соотношение геоморфологических и геофизических характеристик: мантийных аномалий Буге (избыточный магматизм и термальные неоднородности), остаточных гравитационных аномалий (изменчивость упругих параметров литосферы), эффективной намагниченности (термальные неоднородности), морфологии рельефа (первично-вулканическая или первично-разломпая) и структуры коры по данным MOB (нормальная или аномальная). Области С.АХ, где развивается магматический сценарий сегментации, включают участки, которые являются аккреционными центрами. Эти участки характеризуются наличием МАБ "бычий глаз", максимумами эффективной намагниченности, повышенной мощностью третьего слоя и наличием интенсивных отражений в низах коры, а также повышенной вулканической продуктивностью (числом одиночных вулканов на единицу площади). В дополнение к изостагической компенсации в стиле упругой плиты здесь действует модель термоизостазии. Разломообразование в районах аккреционных очагов соответствует модели регулярного возрастания напряжений с реализацией одновременной активности ряда разломов, приводящей к выдержанным расстояниям между ними /Shaw, Lin,1993/. Регулярный характер рельефа на флангах САХ и отсутствие смещений J1MA свидетельствует о том, что очаги аккреции стабильны протяженный период времени. Их принципиальное отличие от магматических камер состоит в том, что наращивание коры происходит за счет внедрения эпизодических интрузий, функционирующих в рамках модели Т.Хенстока и др. /1993/. Нижняя часть коры представлена частично расплавленными разогретыми породами, т.е. реализуется концептуальная модель камеры Дж.Синтона и Р.Детрика /1992/.

При развитии "геомеханического" сценария аккреции наличие термических неоднородностей мантии, выражающееся в локальном подъеме изотерм, и повышенная проницаемость литосферы в районе развития тектонических нарушений являются благоприятными факторами для гидротермальной циркуляции. Магматизм в этом случае

"сопутствующий" процесс, локализация которого определяется термальными возмущениями и повышенной проницаемостью литосферы вблизи зон разломов. Одновременно возникает благоприятная обстановка для выхода на поверхность глубинных метаморфизованных гипербазитов и габброидов, которые залегают в виде протрузий и тектонических клиньев во всех районах известных гидротермальных проявлений в полосе КБГТ /Трухалев и др., 1993/.

Обращает внимание локализация известных полей ГПС вблизи окончаний V-образиых нарушений и резких изгибов оси центра спрединга, что является, вероятно, наиболее благоприятными условиями для сочетания указанных факторов. Напротив, обстановка

избыточного магматизма без выраженных проявлений разломкой тектоники, которая сглажена повышенной мощностью более ¡частичной нижней части коры (центры аккреции), вероятно, не способствует развитию гидротермальной активности в масштабе, необходимом для формирования ITIC.

Результаты исследования особенностей образования коры в центре спрединга суммируются в пятом, заключительном защищаемом положении:

"Среднемасштабная сегментация "медленного" центра спрединга имеет долгоживущий характер и проявляется в различиях геомеханических характеристик разреза и интенсивности аккреции коры, которая тесно связана с Зй-структурой мантийного апвеллинга. Комплексный анализ геофизических и геоморфологических "отпечатков" сегментации позволяет идентифицировать преимущественно "геомеханический" и преимущественно "магматический" сценарии аккреционного процесса. Сочетание термического возмущения с разломообразованием вблизи V-образных структур и резких изгибов оси рифта является благоприятным фактором для гидротермальной активности."

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования свидетельствуют о том, что земная кора Атлантики по всем объеме от САХ до краевых частей океана имеет сложно организованную, сегментированную структуру "лоскутного" типа. Это приводит к пересмотру распространенного представления об океанической коре, как обьекте существенно однородном, сформированном в ходе стационарного двумерного спредингового процесса.

Анализ систематических данных КБГТ показывает, что шпкоскоростной спрединг является нестационарным (меняется мгновенная кинематика и направление раскрытия, имеет место асимметрия) и существенно трехмерным (центр спрединга пересекается большим количеством нетрансформных нарушений, возникают V-образные структуры, сегментация имеет долгоживущий характер). Наличие пространственно-временных вариаций раскрытия делает необходимым учет четырех измерений (пространственных закономерностей и временной эволюции), т.е. исследование 40-срхитектуры океанической литосферы.

Метод океанских геотраверсов предоставляет необходимый набор геофизической информации при рассмотрении общих черт 40-архитектуры литосферы в региональном масштабе. Площадное геоморфологическое, гравиметрическое и магнитометрическое картирование используется при построении трехмерных плотностной и магнитной моделей литосферы, геоисторический анализ АМП дает возрастную привязку, а система профилей MOB (ШГСП и ГСП) обеспечивает получение сейсмических структурных образов. Объем используемой информации оказывается столь большим, что ее содержательный анализ практически невозможен без реализации эффективной компьютерной технологии, обеспечивающей обработку, комттиляттию, увязку, картографическое представление и количественную интерпретацию данных, а эффективной может быть только технология "открытого" типа, адаптируемая к решению новых методических задач.

Основным результатом диссертации является обьемное геофизическое моделирование с временной привязкой параметров, что, собственно, и реализует идею изучения JD-архитектуры литосферы. Итога проведенных исследований сводятся к следующему:

1. На основе комплексной интерпретации геофизических и геоморфологических данных обосновано представление о среднемасштабной сегментации САХ и описаны "магматический" и "геомеханический" сценарии аккреции коры;

2. Установлено, что сегмен-пы, разделенные нетрансформными нарушениями, являются долгоживущими ("время жизни" - до 10 млн.лет);

.3. Предложена модель возникновения V-образных структур при реорганизации мантийного апвеллинга в систему мелкомасштабной конвекции;

4. На представительном материале рассмотрены пространственно-временные вариации спрсОи -гоби'о процесса между разломами Кейн и Атлантис в течение последит 50 мял. .»: определено, что ситуация асимметричной аккреции коры является достаточно типично;":,

5. Выяслекс, что район между 5 и 6 ЛМА характеризуется реорганизацией плотностной структуры литосферы (модели изостазии плиты/Эйри), аномальными особенностями '.'.огнитоактивноги слоя и широким развитием разрывных нарушений - этому временному диапазону соответствуют и ощутимые колебания кинематики спредиига;

6. ин резким изменениям можхости коры и другим геоморфолого-геофизическим ого!<с шшетям выделено значительное количество сегментов океанической коры на удалении от САХ;

7. Описана тектоническая модель развития внсосевого аккреционного центра при расширении трансформного разлома;

8. Иамоованы структурные особенности зрелой океанической коры, на• основе комплексной интерпретации данных подтверждена серпсшпинитовая гипотеза прочехо'ждгн ,л аномальных базеилиых слоев вблизи зон тектонических нарушений. Комплексное рассмотрение геотраверсных материалов позволяет перенести

представление о сегментации коры, сформулированное па основе детальных исследований в центрах спредиига /Мас<1опаИ е.а.,1991/, на весь эволюционный ряд океанических геоструктур. В обобщенном виде история формирования струхтурпых нсоднородностей океанической кор'.т в о/бстановкс медленного раскрытия выглядит следующим образом. При аккреции земной коры г. центре спрединга возникает сегментированная структура, основные особенности которой определяются трехмерным характером мантийного апвел-лиша (регулирует генерацию расплава), осложняющим влиянием мелкомасштабной конвекции'и интенсивностью разломообразогания. Помимо геоморфологического выражения сегментов, их устойчивым стуктурным признаком являются колебание мощности коры, в значительной мере определяемые магмабюджеюм в процессе аккреции. Формированию нсоднородностей литосферы благоприятствует устойчивость сочетания этих факторов приводящая к относительно долгому "времени жизни" сегменто:*,, и изменчивоетт динамики енредингог.ой системы, выражающаяся в се прост ранственно-вреченныя преобразованиях (отклонения простирания рифгосой оси, миграция сегментов, возникновение У-образпых структур, асимметрия аккреции).

Дальнейшая модификация структуры кори сильно зависит ог позиции конкретной участка в относительно устойчивой геки.тнтческой системе рифт-трансформ н вариант' скорости и направления спрединга. При изменениях движений ансамбля литосферны) нлит возможен "отклик" в трансформных разломах с переменой обстановки сжатия н: расширение и наоборот. В обстановке растяжения может реализоваться модель внеосевотх аккреционного центра в борту разлома, это приводит к донолпшелмюму осложнении структурного облика коры вблизи тектонических нарушений первого порядка. Одним и следствий изменения ориентировки системы рифг-трансформ япляетея тсктоничсско! соскальзывание литосферных или коровых блоков от оси разлома с частично! деструкцией верхней части разреза. Указанные преобразования структуры земной корт произошли в изученном регионе вблизи неактивной части трансформпого разлома Кейн г западу от САХ.

Эволюционные изменения литосферы наблюдаются в районе между магнитным) аномалиями 5 и б, где происходит модификация ее механических характеристик, чт отражается в смене стиля изостатичсской компенсации. Дополнительные свидетельств резкого изменения геомеханических параметров литосферы при переходе от изостази: упругой плиты с мощностью 10 км к схеме Эйри с уровнем компенсации 30-35 км дя коры возрастом 10-20 млн.лет - это структуры нагнетания, доседимеитационныс надвиги другие проявления тектоггической расслоенносги, которые еще больше осложняю строение зрелой океанической коры.

Вблизи тектонических нарушений, в том числе и разломов с малым смещение», происходит образование аномальных слоев при еерпентинизации перидотитов верхгге

мантии. Вероятно, этот процесс "холодной" аккреции коры идет на протяжении всей эволюции океанических частей литосферных плит при наличии достаточного количества воды и благоприятных РТ-условиях, а сами аномальные тела "запечатываются" вышележащими базальтами и осадками и отражаются практически во всех геофизических характеристиках, представляя еще один дополнительный структурный план земной коры на удалении от центра спрединга. Таким образом, океаническая кора, образованная в условиях медленного спрединга, при существенном посгоянстве состава, представляет структурно-неоднородное образование "лоскутного" типа.

Прикладное значение проведенных исследований состоит в возможности использования результатов изучения ст руктурных особенное гей земной коры при разработке принципов минсрагеннческого районирования океана. Из полученных результатов следует, что эти принципы должны различаться для двух океанических тектонотипов, соответствующих обстацовкам быстрого и медленного спрединга.

Современная металлогения океана, во многом, является металлогенией районов границ литосферных плит. Наиболее показательной в этом отношении является проблема сульфидного рудообразования - до сих пор в океане ¡путалось только современное гидротермальное орудеиенне в вулканически активных зонах, главным образом, в пределах центров спрединга. Однако скважинами глубоководного бурения вскрыто значительное число батальных металлоносных осадков в пределах океанических котловин, занимающих основную часть плошали Мирового океана. Следовательно, проблема океанского рудогенеза вряд ли может быть шраничена исследованием дивергентных границ.

Развитая в диссертации концепция "лоскутно"-неоднородпой океанической коры, структурный облик которой закладывается при аккреции на дивергентной границе и существенно осложняется в ходе дальнейшей эволюции, открывает возможности для минерагепического анализа океанических акваторий. Перспективы океанского гидротермального рудогенеза, в значительной мере, определяются сегментацией СОХ, тесно связанной при медленном спрсдинге с характером мантийного апвеллиига и геоисханнческими параметрам!! литосферы. Определенное сочетание факторов непосредственно в рифтовой оси (повышенная проницаемость коры и термальные неоднородности), которые фиксируются в геофизических характеристиках, создает обстановку, благоприятную для формирования ГПС. Однако анализ аномалий гравитационного поля (МАБ "бычий глаз" и локальные остаточные аномалии) показывает, что область отделения расплава из мантии значительно шире и простирается до флангов хребта.

Вероятно, благоприятное сочетание факторов гидротермального рудогенеза проявляются и на некотором удалении от осевой зоны СОХ. При реализации модели впеосевого аккреционного центра в борту трансформного разлома перспективная для рудогенеза область может быть вообще значительно отдалена от оси рифта. Минерагеническая значимость районов развития аномальных слоев в зрелой океанической коре вблизи юн нарушений еще не совсем ясна, однако фактор гтостспрединговой тектонической активизации, приводящей к возникновению этих слоев, вероятно, должен учитываться при прогнозных оценках на ТПИ.

Дальнейшие перспективы развиваемого в диссертации направления исследований связаны с переходом на еще более детальный уровень рассмотрения 40-архитектуры океанической литосферы. Ключевые вопросы, ответы на которые еще предстоит найти:

• каким образом организована трехмерная система образования магматических расплавов и их доставки на поверхность пределах епредшгговых сегментов различной природы?

• каковы количественные соотношения мантийного апвеллиига и деформаций литосферы, в том числе ЗО-температурной структуры мантии и ЗО-геометрии разломов, сопровождающих процесс аккреции коры?

• как реализуется 31)-геометрия гидротермальных систем и как они изменяются во времени в центре спрединга и на удалении от него?

• в чем состоит причина пространственно-временной изменчивости низкоскоростного спредингового процесса?

Для от ЕС га на эти вопросы необходимы детальные геофизические, геологические и геохимические натурные исследован!« типичных спрединговых сегментов, формирующихся в рамках "магматического" и "гео:леханического" сценариев: геологическое опробование (включая глубоководное бурение), детальные сейсмические эксперименты (включая 3D-томографию МПВ и ШГСП), долговременные трехкомпонеитные сейсмологические наблюдения с использованием донных станций и измерений в скважинах, мониторинг гидротермальных систем, придонная гравимашитная съемка, электромагнитные зондирования и детальные измерения теплового потока. Геоморфологические съемки многолучевыми эхолотами в комплексе с дуальными травимагаитиыми наблюдениями должны быть продолжены от заснятых к настоящему моменту осевых зон СОХ. Глубинные сейсмические исследования выполнены до сих пор по редкой сети, не позволяющей охарактеризовать объемную структуру неоднородностей земной коры. Необходимы площадные работы ШГСП и ГСП-MOB иа наиболее интересных участках, например, где зафиксированы аномальные глубинные слои.

К сожалению, из-за экономических трудностей Российская программа океанских геотраверсов приостановлена, хота геология океана имеет еще много "белых пятен". На сегодня, когда в результате полета станции "Магеллан" закартироваио 90% поверхности Венеры, даже геоморфологическими съемками покрыто ллшь 10% океанического дна /Macdonald, 1993/. Комплексные данные о строении океанической коры, полученные по программе океанских геотраверсов являются национальным вкладом России в познание геологических процессов в Мировом океане, сопоставимым по значимости с детальными исследованиями СОХ и результатами глубоководного бурения. Необходима консолидация усилий организаций и придание проекту международного статуса для возобновления натурных экспериментов по системе трансокеанических сечений, это позволит развить фундаментальную теорию океанского тектогенеза на новой представительной информационной основе.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

• Изостазия и мощность земной коры Атлантического океана //Структура земной коры Мирового океапаЛ-,ПГО "Севморгеолошя", 1984,с. 102-113.

• Оценка плотностной неоднородности верхней мантии под Атлантическим океаном по данным комплексных региональных геофизических исследований// Геология и геофизика, 1985, N 5, с.93-103. (Соавторы Ладынин A.B., Литвинов Э.М.).

• Плотностная характеристика астеносферы Атлантического океана// Бюллетень МОИП, отд. геол., 1985, т.60, вып.2, с.32-36. (Соавторы Ладынин A.B., Литвинов Э.М.).

• Структура геофизических полей и глубинные плотностные неоднородности коры и верхней мантии Центральной Атлантики// Неоднородности глубинного строения земной коры океанов. Л., ПГО "Севморгеология", 1986, с. 106-117.

• Земная кора Центральной Атлантики (Коллективная монография)/ М., ВИНИТИ, 1987, 207 с. (Соавторы П.А.Строев, А.Г.Гайнанов, Э.М-Литвщюв и др.).

• Глубинные плотностные характеристики основных типов геоструктур Центральной Атлантики //Геолого-геофизические исследования в Мировом океане. Л., ПГО "Севморгеология", 1987, с.131-139.

• Эндогенное рельефообразование океанского дна// Океанология,T.XXIX, вып.5, 1989, с.774-781. (Соавтор Литвинов Э.М.).

• Симметричные гравитационные аномалии - свидетели палеоперестройки режима развития срединио-океанических хребтов// ДАН CCCP,t.309,N4, 1989, с.830-835. (Соавторы Грамберг И.С., Деменицкая P.M., Литвинов Э.М.).

• Плотностная структура литосферы Атлантического, Индийского и Тихого океанов// Геология морей и океанов. Доклады сов.геологов на 28 МГТС, Л., ПГО"Севмор-геоло-гия",1989,с.5-16. (Соавтор Литвинов Э.М.).

• Глубинная морская геофизика (Коллективная монография)// Л., Недра, 1991,219 с. (Соавторы Литвинов Э.М., Беляев И.В. и др.)

• Концептуальная модель балы данных "Канаро-Багамсккй геотраверс"// Гсолого-гсо-физические исследования на гсотраверсах Мировою океана,. С-Пб, "Сенморгеологня",

1992, е.б-12.

• Систематический кросспектральиый анализ гравитационного поля и рельефа ды гребневой юны Средшшо-Атлантического хребта в полосе Канаро-Багамского геотраверса// Геолог о-геофизическне исследования па геогравсрсах Мирового океана. С-Пб, Сеа-моргсолоптя. 1992, с.5б-6б. (Соавторы Астафуроаа Е.Г., Беляев И.В., Костспкий Н.М.).

• Глубинное строение и геодинамика литосферы Атлантического и Тихого океанов (Колектнвпая монография)// М., Наука, 1992, 112 с. (Соавторы Литвинов Э.М., Андреев С.И. и др.).

• Seafloor spreading Patterns Between Kane and Atlantis Fracture Zones//Abstracts. V.2.29th International Geol.Congress.Kyoto.Japan, 1992, p.2fi5.(Co-authors GlebovsKy V.Y., Roest \V„ Bocharova e.a.). . Preliminary Results of Canary-Bagamas Gcotranscct Project// EOS Transaction, American Geophysical Union, vol.37, 1992, p.393, 398. (Co-author Pogrebitsky Yu.E.)

• Магнитное поле океана. (Коллективная монография)/М.,"Наука", 1993. 3(>4е. (Соавторы Беляев И.И., Валяшко Г.М., Глебовский В.Ю. и др.).

• Interpretation of magnetic anomalies in combination with other ge — odata at ocean geotransects//IAGA Bulletin,N55,PartC., 1933.0. 417. . Complicated structure of the ripe oceanic crust at the western end of Canary-Bagamas gcotranscct// L.P.Zonenshain Memorial Conference on Plate Tectonics M„ 1993, p. ¡01. (Co-authors Astaftirova E.G.. Bclonsov M.S., Daragan-Susehova L.A. e.a.).

• Tectonics of the western MAR flank and КажГ fracture /.one intersection based on geophysical data interpretation// L.P.Zonenshain Memorial Conference on Plate Tectonics,M,.1993,p.l01.

• Гравимагнитные характеристики локальных изменений кинематики спрсдшгта в Приэкваториальной Атлантике// Морские травимаглшгные исследования, М„ НГК РАН,

1993, с.92-100.

• Аномальная структура земной коры в районе трансформного разлома Кенп, Центральная Атлантика // Доклады Академии Наук, 1993. т.ЗЗЗ, N 5, с.618-62!. (Соавтор;,! Белоусов М.С., Дараган-Сущова Л.А., Павлснкин А.Д.. Погрсбншсий 10.Е.).

• Anomalous Magnetic Field of the World Ocean (monograph) //CRC Press. 1994, 253 p. Co-authors Glcbovsky V.Yu., Belyaev 1.1., Valyashko G.M. e.a.)

• Неоднородности процесса порообразования при медленном спрединге if их отражение в геофизических харатеристиках (по материалам работ па Канаро-Багамеком геотраверее) // Проблемы развития морских гсотсхнолотий шгформатпктг и теологии , С-Пб., ВНИИОкеангеологня. 1994, с.42-43.

Информация о работе

Мащенков, Сергей Павлович
доктора геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 1994
ВАК 04.00.10

Автореферат

Аккреция океанической земной коры в условиях медленного спрединга (по материалам систематических геофизических съемок на Канаро-Багамском геотраверсе) - тема автореферата по геологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы