Численное моделирование термо-механических процессов в рифтовых зонах СОХ (обзор моделей, состояние проблемы, перспективы)

б) Влияние скорости спрединга на формирование и развитие магматической камеры

Рис. 7. Изменение формы очага в зависимости от полускорости спрединга V

Основной результат моделирования, представленный на рис. 7, состоит в демонстрации возможности формирования корового магматического очага в процессе повторяющихся осевых интрузий и анализе изменения глубины и формы очага в зависимости от скорости спрединга. Однако прежде чем перейти к обсуждению результатов, необходимо отметить, что в нашей постановке задачи стационарной (асимптотической) формы магматической камеры, строго говоря, не существует. Форма камеры меняется непрерывно, но по прошествии времени, эти изменения становятся заметными лишь в самых далеких крыльях. Поэтому можно ввести понятие асимптотической или "стационарной" формы камеры, понимая под ней ту форму, которая устанавливается за времена порядка 0,2-0,3 млн лет, сравнимые с геологическим

Рис. 8. Изменение формы очага от начала внедрения до квазистационарной формы

временем существования подобных структур (0,5-1 млн лет). Кривые на рис. 8 иллюстрируют процесс приближения формы магматической камеры к "стационарной". Здесь показан пример с полускоростью раскрытия V = 2,5 см/год, хотя он характерен для всех рассмотренных скоростей раскрытия. Во всех случаях уже через 100-150 тыс. лет после начала спрединга (т.е. после 40-60 внедрений магмы на оси спрединга) форма камеры, за исключением своих далеких крыльев, отличалась от асимптотической не более чем на 5%.

Расчеты, представленные на рис. 7, показывают, что уменьшение полускорости спрединга в два раза (от 5 до 2,5 см/год) приводит к заглублению очага на 1,5 км и уменьшению полуширины очага на 1-1,2 км. При полускорости V = 1 см/год стационарный осевой очаг существует в виде поднятия высотой не более 300 м на глубине 5,5 км и не различим сейсмическими методами. За граничную полускорость, ниже которой не существует коровый очаг, различимый геофизическими методами, можно принять полускорость V = 1,5 см/год. При этом поднятие кровли очага над его крыльями не превосходит 0,5 км, а полуширина очага составляет 0,5-1 км.

Обсуждая результаты моделирования представленные на рис. 7 и 8, необходимо остановиться на следующей проблеме. В нашей модели процесс спрединга с заданной полускоростью V мог быть воспроизведен интрузиями разной ширины и, соответственно, с разной частотой внедрения. Так, спрединг с V = 5 см/год можно смоделировать как внедрениями интрузий с полушириной 50 м раз в 100 лет, так и внедрениями интрузий с полушириной 25 м раз в 500 лет, возможны и другие варианты. При этом геофизические и геологические данные не позволяют точно выбрать вариант. Чтобы выяснить, насколько полученные результаты зависят от принятых значений частоты внедрения интрузий, были проведены сравнительные расчеты для полускорости спрединга V = 5 см/год с внедрениями интрузий полушириной 5 м раз в 100 лет (5 м/100 лет), 25 м/500 лет и 50 м/1000 лет, для V = 2,5 см/год с внедрениями 25 м/1000 лет и 50 м/2000 лет и для V = 1,0 см/год с внедрениями 50 м/5000 лет и 100 м/10 000 лет. Результаты расчетов показали, что глубина кровли очага с точностью до 100-200 м перестает зависеть от ширины интрузии и соответствующей частоты внедрений по прошествии 20-25 циклов внедрений (для максимальной ширины интрузий) с начала спрединга.