Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Математическая модель эволюции материковых окраин атлантического типа

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Математическая модель эволюции материковых окраин атлантического типа"

i; .." r sr.;1,? ; <.■ tb'. s.vite'-f

' : ; "П о^аНА ~/УЛ'D'.vi

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П.ШИРШОВА

л'?'<( лш. юифв --л i о; :тагт>л1ЛЯ1 эидаччН

mv укАоеуяйвдаов'» аогяод

УДК 5513.051 ":551.461/462:001.891.573

АКИВИС ТАТЬЯНА МАКСОВНА

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭВОЛКЦИИ МАТЕРИКОВЫХ ОКРАИН АТЛАНТИЧЕСКОГО ТИПА . • ■

Специальность 11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва

1933

Работа выполнена в Институте океанологии юл. П.П.Ширшова Российской Академии наутс.......... ..., .

Научные руководители: доктор географических наук |ГТс.девдарйанй|

. ; .доктор географических наук

Официальные ошоненты: доктор физико-математических наук Л.И.Лобковский

кандидат географических наук В.И.Мысливец

Ведущая организация - Геологический институт Российской

Академии наук

Защита состоится « с<-О " иллк-о? 1993 г. в час. СО мин. на заседании Специализированного совета К.002.86.02 в Институте океанологии РАН (117218, Москва, ул. Красикова, 23)

Автореферат разослан "" 1993 г.'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии РАН

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат географических наук

С.Г.Панфилова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Материковые окраины являются чрезвычайно важными как с научной, гак и с практической точки зрения областями Мирового океана. Здесь происходят интенсивные процессы переноса и накопления осадков, образование нефти и газа, россыпных месторождений тяжелых минералов и других полезных ископаемых. Существенное влияние на развитие материковых окраин оказывают колебания уровня моря, в частности, наблюдаемое в настоящее время его повышение. В результате интенсивного исследования материковых окраин к настоящему времени накоплено большое количество геологических и геофизических данных об их строении. Для обобщения этих данных, выявления общих закономерностей развития необходимо построение моделей процессов, происходящих на материковых окраинах.

Известны концептуальные модели, построенные на основании обобщения опыта геологических и геофизических исследований (см., например, работы Сштау, Митчема с соавторами, Буалло и др.), а также математические модели геологических процессов, происходящих на материковых окраинах (см., например, работы Пыхова, Komar'a, Черкасова и др.). Однако до сих пор нет математической модели эволюции материковых окраин в масштабах геологического времени, которая позволила бы выявить общие закономерности их развития, поскольку концептуальные модели не дают математического описания исследуемых процессов и обычно рисуют статическую картину структуры материковых окраин, а имеющиеся математические модели, как правило, построены в масштабах времени, не соизмеримых с геологическими. Построению такой модели для материковых окраин океанов атлантического типа и посвящена предлагаемая работа.

Цель работ состоит в построении математической модели эволюции материковых окраин атлантического типа, а также океанов атлантического типа в целом в результате

взаимодействия экзогенных и эндогенных процессов и выявление основных закономерностей этой эволюции.

Научная новизна работ. В диссертации построена новая математическая модель развития материковых окраин атлантического типа в результате осадконакопления, гравитационного уплотнения осадков и изостатического погружения фундамента под весом накапливающихся осадков и показано, что при постоянных внешних условиях эволюция материковой окраины со временем выходит на автомодельный режим, при котором она выдвигается в океан с постоянной скоростью, сохраняя форму профиля и структуру осадочной толщи. Построены также новая математическая модель развития материковой окраины в условиях изменения уровня моря и модель формирования и эволюции океана атлантического типа в результате раздвигания и погружения литосферннх плит и осадконакопления. Исследовано влияние изменяющихся внешних условий на автомодельный режим выдвигания материковой окраины.

Обоснованность и достоверность научных положений и результатов работы подтверждаются сравнением результатов, полученных в математической модели, с материалами натурных сейсмоакустических исследований на реальных материковых окраинах и с концептуальными моделями материковых окраин и океанов атлантического типа, а также тем, что в работе использованы хорошо разработанные метода математической физики и численного моделирования.

Практическое знамение работ. Результаты работы могут найти свое применение при моделировании формирования месторождений углеводородов в осадочных толщах на основе использования температурно-времвнных критериев образования нефти и газа, а также при решении обратной задачи восстановления предшествующего состояния геологических структур по результатам бурения, т. наз. "Ьаскэ^1рр1п8".

Личный, вклад автора. Автором выполнены построение математической модели и постановка численного эксперимента. Автор также принимала участие в интерпретации результатов математического моделирования и сравнении их с натурными

-г-

данными.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

II и III Симпозиумах по литодинамике океана. Москва, 1981, 1985 гг.;

- ' школе-семинаре "Лавинная седиментация". Архыз, 1982 г.;

V и VII школах Морской геологии. Геленджик, 1982, 1986 гг.;

- Всесоюзном семинаре Рабочей группы "Литодинамика океана" "Техника лабораторного эксперимента и вопросы моделирования в литодинамических исследованиях". Сочи, 1984 г.;

VI Всесоюзном лимнологическом совещании. Иркутск,

1985г.;

Международном симпозиуме по береговой зоне. Пекин, 1988 г.;

Всесоюзной конференции "Моделирование геосистем для рационального природопользования". Одесса, 1988 г.;

региональном семинаре "Проблемы моделирования в геоморфологии". Новосибирск, 1990 г.;

Всесоюзной конференции "Береговые процессы на водохранилищах и морях". Новосибирск, 1991 г.,

а также на коллоквиумах Лаборатории шельфа Института океанологии РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ.

Объел и структура работ. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит страниц

машинописного текста, 14 рисунков и список литературы из 121 наименования.

Автор чрезвычайно благодарна своим научным руководителям -покойному доктору географических наук А.С.Девдариани и доктору географических наук Н.А.Айбулатову за всестороннюю помощь, а также признательна своим коллегам - Н.В.Шхову, С.М.Анцыферову, И.О.Леонтьеву и всему коллективу Лаборатории шельфа И0 РАН за поддержку в проведении настоящей работы и заинтересованное участие в обсуждении ее результатов.

-г -

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для материковых окраин атлантического типа характерны широкие шельф! и относительно пологие материковые склоны, переходящие в материковое подножие, которое плавно сопрягается с абиссальной равниной: Геоморфологическая схема такой окраины представлена на рис. 1.

Данные о путях переноса обломочного материала в океанах, математическое описание процессов гравитационного уплотнения осадков и погружения коренного основания под тяжестью осадочной толщи, а также количественные соотношения, полученные в теории тектоники плит, позволяют построить такую математическую модель.

Как и в любом случае моделирования, здесь необходимо ввести упрощения реальных процессов, происходящих в природе. Наиболее общие ограничения таковы. Рассматривается профиль материковой окраины, нормальный к генеральному направлению бровки шельфа. Внешние условия, такие, как интенсивность гадродинамических процессов, поступление обломочного материала с суши, предполагаются постоянными. Обломочные частицы считаются однородными и не изменявдимися ни в пространстве, ни во времени.

В качестве числовых значений величин, которые могут быть измерены в натуре, принимаются их средние или типичные значения, а диапазон изменения величин, являющихся параметрами модели, определяется путем численных экспериментов так, чтобы обеспечивалось сходство геометрических и кинематических элементов модели и натуры.

Введенные упрощения позволяют получить в модели только качественную картину развития материковых окраин. Однако преимуществом математической модели перед качественными концептуальными моделями является возможность проследить непрерывное развитие исследуемых процессов во времени. Численный эксперимент позволяет варьировать параметры задачи, начальные и граничные условия, а также выделять роль отдельных

Рис. 1. Геоморфологическая схема профиля материковой окраины атлантического типа: Ш - шельф, М - материковый склон и подножие, Л - ложе океана; | - абсцисса бровки шельфа. Стрелками показаны направления переноса осадочного материала: 1 - на шельфе, 2 - в основной толще вод океана, 3 - в донной контактной зоне.

процессов в эволюции материковых окраин и океанов атлантического типа.

Ведущую роль в формировании материковых окраин атлантического типа играет осадконакопление. Построению математической модели переноса и накопления обломочного материала посвящена глава 1.

Поскольку шельф! материковых окраин атлантического типа, как правило, широкие и пологие, будем представлять их в модели горизонтальной прямой. В работах Айбулатова, Лонгинова и Пыхова, БгегпЬегд'а, Котаг'а и др. авторов доказано, что помимо продольного, на шельфе существует поперечный перенос обломочного материала, в результате которого часть материала выносится за бровку шельфа.

Этот источник тэрригенного питания зададим в виде постоянного потока обломочного материала, выносимого через бровку шельфа в открытый океан. Исходя из натурных наблюдений и расчетов, приводимых различными авторами, можно считать, что количество обломочного материала, выпадающего из основной толщи океана, убывает по экспоненте с удалением от бровки шельфа:

9 = (1)

где Ч0 - расход потока обломочного материала, выносимого через бровку шельфа, а £ - ее абсцисса.

Из основной толщи океана обломочный материал попадает в донную контактную зону. Здесь происходит непрерывное перемещение его с более высоких на более низкие батиметрические уровни мутьевыми потоками малой плотности, вязко-пластическим течением неуплотненного верхнего слоя осадка и другими процессами. Поскольку главную роль в этих процессах играет составляющая силы тяжести, направленная вдоль склона, можно считать, что расход потока находится в прямой зависимости от уклона дна. Представляя эту зависимость в линеаризованном виде, получим:

р=-а».£|, (2)

где Я(х, 1) - профиль дна в системе координат, показанной на

рис. 1, а коэффициент а2 зависит от условий осадконакопления. Так как нет практически никаких данных о нем, будем считать а? постоянным.

Таким образом получены выражения для расхода потоков обломочного материала в основной толще (1) и донной контактной зоне океана (2).

Если считать, что однородные частицы, слагающие дно, могут вовлекаться в поток беспрепятственно в меру его транспортирующей способности, то условие неразрывности потока обломочного материала приведет к уравнению типа теплопроводности:

М = аг . (3)

Так как на материковых окраинах атлантического типа абиссальная равнина имеет большую ширину и малые уклоны, то можно аппроксимировать ее горизонтальной прямой и граничное условие справа представить в виде

Н(хЛ) —» 0 при х -* О. (4)

Граничное условие слева, на бровке шельфа также ставится, исходя из принятого представления шельфа горизонтальной прямой, в виде:

Я(£<П,*) = = (5)

Координата бровки шельфа £({) является подвижной левой границей, а и - высота бровки шельфа над ложем океана.

Начальное условие задается в виде кусочно-гладкой функции Я (г,О) = Нъ(х), (б)

описывающей начальный профиль.

Поскольку вид этой функции неизвестен, рассмотрим решение поставленной задачи для больших значений времени t . Будем искать его в виде бегущей волны Я (С) = Н(х - иг). Это приводит к следующей задаче:

а2 + иШ + = 0 при О < С < со ;

*к=0 = *ш' «Г*0'

е

Ее решение имеет ввд:

' Нш при

Н(г-и{) =

1-агк/и

. - (х-иг) агк а ос " 1Г е

при Х>Ш

Это означает, что материковая окраина выдвигается в океан параллельно самой себе с постоянной скоростью, сохраняя неизменной форму профиля, то есть эволюция материковой окраины носит проградационный характер. Скорость выдвигания определяется из закона сохранения массы осадочного вещества и равна

Такая эволюция представляет собой простейший случай автомодельноети. Пример такого выдвигания показан на рис. 2а.

Чтобы увидеть, каким образом эволюция материковой окраины достигает автомодельного режима, в общем случае необходимо решить численно задачу (3) - (6). Решение показало, что здесь возможны переходные процессы двух типов: с возрастанием (рис. За) и убыванием (рис. 4а) крутизны профиля. Численные эксперименты подтвердили, что вне зависимости от формы начального профиля решение выходит на автомодельный режим, то есть процесс развития материковой окраины является проградационным.

Профили, представленные на рис. 2а, За, 4а показывают положение геометрической линии профиля дна в последовательные моменты времени. Каждая такая линия состоит из частиц вещества, погребаемых под последующими • слоями осадков. Поскольку осадочная толща предполагается пока несжимаемой, а фундамент основания - неподвижным, геометрические и вещественные линии совпадают, и эти рисунки представляют собой не только эволюцию рельефа дна, но и структуру осадочной толщи. Поэтому возможно их качественное сравнение с сейсмопрофилями. Профили, подобные полученным при моделировании, обнаруживаются на атлантических окраинах Африки, Европы и Северной Америки и приведены в работах Ильина, а также Эмери и Учупи с соавторами. Некоторые из них

<с>

Рис. 2. Автомодельный режим выдвигания материковой окраины: а - в модели; о - на сейсмоакустическом разрезе.

Рис. 3. Переходный режим эволюции материковой окраины с возрастанием крутизны профиля, первоначально более пологого, чем при автомодельном режиме: а - в модели; б - на сейсмоакустическом разрезе.

Рис. 4. Переходный режим эволюции материковой окраины с 1 убыванием крутизны профиля, первоначально более крутого, чем

^ при автомодельном режиме: а - в модели; б - на

сейсмоакустическом разрезе.

показаны на рис. 26, 36, 46. Результаты моделирования согласуются также с концептуальными моделями осадконакопления на материковых окраинах атлантического типа, построенных Ричем, Дитцем, Брауном и Фишером и другими авторами.

Для того, чтобы приблизить построенную модель к реальности, введем в нее гравитационное уплотнение осадочной толщи, являющееся неизбежным следствием осадконакопления. Моделированию развития материковой окраины в результате взаимодействия этих процессов посвящена глава 2.

Здесь предполагается, что при уплотнении сохраняется объем твердой фазы осадка, а меняется только объем пор. Воспользуемся принятой многими авторами экспоненциальной зависимостью пористости е от глубины залегания осадка. В принятой системе координат (рис. 1) она запишется так

е(2) = е0 •ехрС-ае. (Яу - г)),

где е0 - пористость свекеотложенного осадка, Яу - координата профиля дна после уплотнения.

Из условия сохранения объема твердой фазы осадка после отложения нового слоя малой толщины <ЗН можно получить, что скорость осадконакопления с учетом гравитационного уплотнения связана со скоростью, рассчитанной без его учета, следующим образом

ВН., 1 - е„

ГШ

-~у = • -о__ЭЯ

-Н )

1 - е0 -е у 0

Используя (3), получим уравнение для расчета эволюции профиля дня при гравитационном уплотнении осадков:

ОН _ 1 " ео_

Ш--=аЩГЗГГ

1 - е. -е 0

дз?

Решая численно это уравнение с граничными условиями (4), (5) найдем последовательные положения линии профиля рельефа дна, формирующегося при взаимодействии осадконакопления и гравитационного уплотнения осадочной толщи. Здесь уже вещественные линии не совпадают с геометрическими. Условие

сохранения твердой фазы осадка приводит к трансцендентному уравнению относительно положения вещественной линии Н' (гс.Г.т):

Я' = Я +

5..в-в(5-я») _ е-х(Н-Н) + е-ае(Я"Я0)

где Я - положение геометрической линии профиля дна в момент времени г, И - положение геометрической линии профиля в некоторый последующий момент т, когда частицы, слагавшие профиль в момент займут положение Я'.

На рис. 5 показаны последовательные положения профиля дна с учетом (0) и без учета (а) уплотнения осадочной толщи. Здесь видно, что уплотнение осадков приводит к значительному уменьшению скорости выдвигания материковой окраины и к увеличению вогнутости профиля. Еще более вогнутыми оказываются вещественные линии, показанные на рис. 6.

Существенным является то , что гравитационное уплотнение осадков не препятствует установлению автомодельного режима, при котором материковая окраина выдвигается параллельно самой себе с постоянной скоростью сохраняя неизменной структуру осадочной толщи.

Далее, в гл. 3, в модель включается изостатическое погружение коренного основания под весом осадочной толщи и моделируется эволюция материковой окраины при взаимодействии осадконакопления, гравитационного уплотнения и изостатического погружения.

Для расчета изостатического погружения применялась локальная схема Эри, в которой предполагается, что погружение каждой точки определяется нагрузкой, приложенной в этой точке. Исходя из этого предположения, скорость изостатического погружения можно вычислить по формуле да Рос" Рв ЗЯ

т = Ры~ ?ост '

где рос, рм и рв - плотности свежевыпавшего осадка, мантии и воды, соответственно. Следовательно, в результате осадконакопления,сопровождающегося гравитационным уплотнением и изостатическим погружением, получим семейство профилей

/

Рис. 5. Последовательные положения геометрической линии профиля материковой окраины, выдвигающейся вследствие осадконакошгания, с интервалом 10 млн лет: а - без учета уплотнения осадочной толщи; б - с учетом уплотнения осадочной толщи.

Н, км

Рис. 6. Деформированные при уплотнении накапливающихся осадков вещественные линии профиля материковой окраины с

• интервалом 10 млн лет: а - за 100 млн лет; б - за 160 млн лет.

- }Ц-

ПИ _ «V да ~ яг ~ т '

То есть, окончательное уравнение будет иметь вид

дЯ дН,

1 - £0е'

Начальное и граничные условия сохраняются прежними.

Результаты численного решения этой задачи приведены на рис. 7. Мы видим, что изостатическое погружение такгсе не нарушает автомодельного режима, при котором сохраняется не только фэрма профиля дна (Д.), но и структура осадочной толщи (Б - Г).

Натурные данные подтверадают счущэствование на материковых окраинах атлантического типа глубоких прогибов, заполненных осадочными толщами, строение которых качественно совпадает со структурами, полученными путем моделирования.

Таким образом, показано, что процессы, являющиеся следствием осадконакопления и взаимодействующие с ним по принципу обратной связи, не приводят к нарушению автомодельного режима.

В четвертой главе в модель вводятся колебания уровня моря. Этот процесс, независим от осадконакопления и оказывает влияние на внешнюю обстановку, в которой оно проходит. Поэтому колебания уровня моря должны вызывать нарушения автомодельного режима. Гравитационное уплотнение осадков и изостатическое погружение не будут рассматриваться в этой главе.

Уравнение, описывающее перенос и осаждение обломочного материала, сохраняет свой вид (3). Колебания уровня моря будут учтены в граничных условиях. Считая, что скорость осадконакопления или размыва, вызванных на шельфе колебаниями уровня моря, находятся в прямой зависимости от скорости изменения уровня, граничное условие на бровке шельфа можно записать в виде

1

о

Рис. 7. Эволюция материковой окраины вследствие осадконакопления, сопровождающегося гравитационным уплотнением осадков и изостатическим погружением фундамента под весом осадочной толщи: А - последовательные положения профиля дна в течение 100 млн лет; структура осадочной толщи: Б - через 60 млн лет, В - через 100 млн лет, Г - через 160 млн лет.

или

tf(£(t),t) = Нт; Ш\ = v(t),

где #и v- первоначальная высота бровки шельфа над ложем океана, a v(t) - скорость осадконакопления на шельфе.

Рассмотрим небольшой по сравнению с океаном, но достаточно глубокий бассейн, такой, например, как Черное море или Мексиканский залив. Предполагая его симметричным, и считая уклон дна в центре бассейна равным нулю, граничное условие справа можно представить в виде

gfté'^ =о при х = 1/2,

где I - ширина бассейна.

Начальное условие H(r,0) = Я0(х) остается без изменений.

Результаты решения поставленной задачи показаны на рис. 8. В правой части рис. 8в хорошо видно влияние измененных граничных условий.

Так как здесь не учитываются гравитационное уплотнение осадков и изостатическое погружение фундамента, то рис. 8а, б, в являются изображениями не только последовательных положений профиля дна, но и структуры осадочной толщи. На рис. 8г показана структура осадочного чехла, сформировавшаяся в результате прошедших колебаний уровня моря. Сейсмопрофиль, приведенный на рис. З.б, демонстрирует существование подобных структур в природе.

Отсюда ясно, что колебания уровня моря вносят столь существенные изменения в обстановку осадконакопления, что автомодельный режим разрушается, хотя в отдельные периоды, соответствующие монотонному изменению уровня моря и наблюдается равномерное выдвигание материковой окраины.

В последней, пятой главе работы построена модель формирования океана атлантического типа и его эволюции под действием экзогенных и эндогенных процессов. Модель развития материковых окраин под действием экзогенных процессов построена в первых трех главах работы. В качестве эндогенных факторов будем рассматривать процессы раздвигания и погружения литосферннх плит.

Рис. 8. Формирование структуры осадочной толщи в математической модели при: а -¡повышении, б - понижении, в -повторном повышении уровня моря; г - структура сформировавшегося осадочного чехла.

-

Многие авторы, исходя из условий остывания и изостатического равновесия литосферной плиты, получили, что глубина <3 погружения остывающих литосферных плит в первые 70 - 80 млн лет пропорциональна квадратному корню из их возраста . Воспользуемся формулой Парсонса и Склейтера

=

2500 + 350/?* при г* < 70 млн лет

* * (?)

6400 - 3200-ехр(-{ /62,8) при г > 20 млн лет .

*

Щ1) =

Здесь Л измеряется в метрах, а г - в млн лет. При 20 < ^ < 70 млн лет обе формулы дают близкие значения величины погружения.

Наряду с погружением океанической плиты относительно гребня срединно-океанического хребта происходит погружение дна океана в целом, вместе с гребнем хребта. Величина его В зависит от ширины океана Ь. График такой зависимости, приведенный в работе Волокитиной с соавторами, можно достаточно хорошо аппроксимировать кусочно-линейной функцией

700 + 0,61 при Ь < 4500 км

3400 при Ь > 4500 км,

где д измеряется в метрах,- а Ь - в километрах.

Если считать скорость наращивания литосферной плиты ш постоянной, то ширина океана I = 2«Л, и можно рассчитать величину погружения дна в зависимости от времени. По оценкам для различных срединно-океанических хребтов можно принять в качестве среднего значения то = 25 км/млн лет. Поэтому

700 -I- ЗСЛ при г ^ 90 млн лет = ■ (8) 3400 при í > 90 млн лет.

После того, как формулы (7) и (8) приводятся к единой пространственной и временной системе координат, их можно использовать для расчета суммарного погружения океанической плиты.

При образовании окена, после обрушения сводового поднятия, образуются краевые хребты, которые перЕое время препятствуют сносу обломочного материала в океан. Начальный профиль океана

показан на рис. 9а. Будем считать, что первые 20 млн лет, до полного разрушения краевых хребтов, снос обломочного материала в океан пренебрежимо мал и рельеф океана формируется только за счет эндогенных процессов. Образовавшийся за этот период профиль показан на рис. 90. Здесь уже можно увидеть формирование срединно-океанического хребта.

Далее начинается осадконаколление, и океан развивается под совместным действием эндогенных и экзогенных процессов. Изменение профиля дна под действием осадконакопления подчиняется уравнению

дН

т

Р;

'в

ос

дз?

+ е.д.е-Н*-*«» * д

где е =

при при

q.e ц-ё

-2г(х-Ш)>

< %

>

Член д0 представляет собой фоновое значение питания осадочным материалом, не зависящее от терригенного, которым нельзя пренебрегать за пределами материковых окраин.

Граничное условие слева, на бровке шельфа сохраняется прежним, а граничное условие справа задается на вершине срединно-океанического хребта, который удаляется от материковой окраины со скоростью ш и погружается в связи с общим погружением дна океана. В принятой системе координат оно имеет вид:

ты, г) =

4430 - 301 1730

при ^90 млн лет при Г > 90 млн лет.

Начальным условием служит профиль, образовавшийся в течение первых 20 млн лет развития океана.

Эволюция рельефа дна и структуры осадочной толщи, полученная в модели, представлена на рис. 9в - 9д. Здесь можно проследить формирование континентальной террасы и абиссальной

-го -

о

20 или лет

3

Рис. 9. Эволюция рельефа дна и структуры осадочной толщи океанов атлантического типа в' математической модели: а -профиль рюфтовой впадины при. зарождении океана (начальное условие); б - профиль дна океана через 20 млн лет, в течение которых снос с суши в океан был пренебрежимо мал; в - д -профиль дна океана и структура осадочной толщи на материковой окраине через 40, 80 и 120 млн лет соответственно. Интервал времени между вещественными линиями в осадочной толще - 5 млн лет.

равнины.

Вблизи срединно-океанического хребта преобладающими являются эндогенные .процессы, а на материковых окраинах -экзогенные. В пределах абиссальных равнин действие тех и других процессов уравновешивается, так что вогнутость коренного ложа сглаживается осадочным чехлом.

Погружение и раздвигание литосферных плит вносят изменения в обстановку осадконакопления на материковых окраинах. Однако изменения эти происходят настолько медленно, что система успевает к ним приспосабливаться, и на материковой окраине устанавливается режим, близкий к автомодельному. Так как при удалении от оси спрединга скорость погружения плиты уменьшается, этот режим со временем все более приближается к автомоде льному.

Поскольку скорость выдвигания материковой окраины составляет миллиметры в год, а скорость раздвигания литосферных плит - сантиметры в год, итоговым процессом является расширение океана.

В Заключении приводятся основные выводы, сделанные по результатам математического моделирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Построена математическая модель эволюции материковых окраин атлантического типа в результате осадконакопления и сопутствующих ему процессов гравитационного уплотнения осадочной толщи и изостатического погружения коренного основания под тяжестью накапливающихся осадков..

2. Основной закономерностью, установленной путем моделирования, является стремление материковой окраины под действием переноса и осаждения обломочного материала к достижению автомодельного режима, при котором материковая окраина выдвигается в океан с постоянной скоростью, сохраняя неизменной форму профиля дна.

3. Показано, что гравитационное уплотнение и изостатическое погружение не препятствуют установлению

автомодельного режима эволюции материковой окраины, причем сохраняется не только форма профиля дна, но и структура осадочной толщи. Эти процессы приводят к уменьшению скорости выдвигания материковой окраинн и образованию глубоких прогибов, заполненных осадочными толщами.

4. Построена математическая модель эволюции материковой окраины под действием осадконакопления в условиях изменения уровня океана. Показано, что изменения уровня приводят к разрушению автомодельного режима.

5. Построена математическая модель образования и развития океана атлантического типа в результате эндогенных (раздвигание и погружение литосферных плит) и экзогенных (осадконакоплеше, гравитационное уплотнение и изостатическое погружение) процессов. Показано формирование срединно-океанического хребта, абиссальной равнины и континентальной террасы. Установлено, что в этих условиях режим развития материковой окраины с течением времени становится близким к автомодельному.

6. Сравнение с натурными данными показывает качественное совпадение структур, полученных в модели, с сейсмопрофилями реальных материковых окраин атлантического типа. Результаты моделирования согласуются также с концептуальными моделями эволюции материковых окраин и океанов атлантического типа.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Математическая модель осадконакопления на материковых окраинах атлантического типа. "Геология океанов и морей", М., 1982, т. з, с. 10 - 11 (совм. с А.С.Девдариани);

2. Математическая модель выдвигания дельты. "Круговорот вещества и энергии в водоемах", Иркутск, 1985, вып. VIII, с. 23 - 24;

3. Осадконакоплеше на материковых окраинах атлантического типа в связи с раздвиганием литосферных плит. 'Теология океанов и морей", М., 1986, т. 2, с. 182 - 183 (совм. с А.С.Девдариани);

А. Роль гравитационного уплотнения осадков в эволюции

-Zb -

материковых окраин атлантического типа. Океанология, 1987, т. XXVII, Я 2, с. 257 - 262 (сош. с А.С.Девдариани и Е.И.Коркиной);

5. Формирование осадочных комплексов при колебаниях уровня моря. Океанология, 1987, т. XXVII, N 4, с. 598 - 602 (совм. с А.С.Девдариани);

6. Осадконакоплениэ и изостатическое погружение материковых окраин атлантического типа. Геология и геофизика, 1987, N 7, с. 32 - 39 (совм. с А.С.Девдариани и Е.И.Коркиной);

7. Эволюция рельефа дна океанов атлантического типа и ее математическая модель. Геоморфология, 1988, N 2, с. 28-38 (сош. с А.С.Девдариани);

8. A mathematical model oi propagation ol the delta of a river. Proc. of International symposium of the coastal zone. Beijing, China, 1988 (совместно с А.С.Девдариани);

9. Математическая модель геоморфологической эволюции океана. "Моделирование геосистем для рационального природопользования", Кишинев, "Штиница", 1988, с. 13 - 14 (совм. с А.С.Девдариани);

10. Математическая модель геологической эволюции океана. Наука в СССР, 1988, S 6, с. 66 - 75 (совм. с А.С.Девдариани );

11. Осадконакопление на окраинах океанов атлантического типа (математическая модель). М., Изд-во ИОАН, 1989, 118 с. (совм. с А.С.Девдариани);

12. Математическое моделирование взаимодействия экзогенных и эндогенных процессов рельефообразования. "Проблемы моделирования в геоморфологии. Подходы и методы.", Новосибирск, 1990, с. 97 - 98;

13. Уравнение диффузии в геоморфологии. Геоморфология, 1992, К 2, с. 24 - 26 (совм. с С.С.Ивановым).

60x90^/16 Иеч.л.1,5.

Псдаисано к печати 15.04.1993 г. Зак.» 18. ï^pa* 100.

Институт океанологии им.П.ПЛШриова £АН Москва, ул.КрасикоЕа, дк 23.