Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин
По данным о времени прихода Р-волн от землетрясений под задуговыми впадинами Тихого океана построены годографы на расстоянии до 25 градусов. Это позволило установить распределение скорости до глубины около 450—500 км. Выявлена зона пониженной скорости в верхней мантии от 80 до 150 км, в пределах кот...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125071 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин / В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2016. — № 2. — С. 37-47. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-125071 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Гордиенко, В.В. Гордиенко, Л.Я. 2017-10-14T15:56:23Z 2017-10-14T15:56:23Z 2016 Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин / В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2016. — № 2. — С. 37-47. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1999-7566 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125071 По данным о времени прихода Р-волн от землетрясений под задуговыми впадинами Тихого океана построены годографы на расстоянии до 25 градусов. Это позволило установить распределение скорости до глубины около 450—500 км. Выявлена зона пониженной скорости в верхней мантии от 80 до 150 км, в пределах которой вероятно частичное плавление пород. Рассмотрены геологическая история и глубинные процессы в задуговых впадинах. Установлена их принадлежность к эндогенному режиму океанизации. За даними про час приходу Р-хвиль від землетрусів під задуговими западинами Тихого океану побудовано годографи на відстані до 25 градусів. Це дозволило встановити розподіл швидкості до глибини біля 450—500 км. Встановлено зону зниженої швидкості у верхній мантії від 90 до 240 км, у межах якої вірогідне часткове плавлення порід. Розглянуто геологічну історію та глибинні процеси у задугових западинах. Визначено їх приналежність до режиму океанізації. According to the arrival time of the P-waves from earthquakes beneath back-arcs basins of Pacific hodographs are built at distances up to 25 degrees. It is allowed to establish the speed distribution up to depths of about 450—500 km. It is established the low velocity zone in the upper mantle from 80 to 150 km, where the partial melting of the rocks is probably. The geologic history and deep processes in back-arc basins are analyzed. It is stablished that endogenous oceanization condition is inherent in them. ru Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України Геология и полезные ископаемые Мирового океана Геотектоника Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин Швидкісна модель верхньої мантії задугових западин A velocity model for back-arc basins upper mantle Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин |
| spellingShingle |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин Гордиенко, В.В. Гордиенко, Л.Я. Геотектоника |
| title_short |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин |
| title_full |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин |
| title_fullStr |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин |
| title_full_unstemmed |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин |
| title_sort |
скоростная модель верхней мантии задуговых впадин |
| author |
Гордиенко, В.В. Гордиенко, Л.Я. |
| author_facet |
Гордиенко, В.В. Гордиенко, Л.Я. |
| topic |
Геотектоника |
| topic_facet |
Геотектоника |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
| publisher |
Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Швидкісна модель верхньої мантії задугових западин A velocity model for back-arc basins upper mantle |
| description |
По данным о времени прихода Р-волн от землетрясений под задуговыми впадинами Тихого океана построены годографы на расстоянии до 25 градусов. Это позволило установить распределение скорости до глубины около 450—500 км. Выявлена зона пониженной скорости в верхней мантии от 80 до 150 км, в пределах которой вероятно частичное плавление пород. Рассмотрены геологическая история и глубинные процессы в задуговых впадинах. Установлена их принадлежность к эндогенному режиму океанизации.
За даними про час приходу Р-хвиль від землетрусів під задуговими западинами Тихого океану побудовано годографи на відстані до 25 градусів. Це дозволило встановити розподіл швидкості до глибини біля 450—500 км. Встановлено зону зниженої швидкості у верхній мантії від 90 до 240 км, у межах якої вірогідне часткове плавлення порід. Розглянуто геологічну історію та глибинні процеси у задугових западинах. Визначено їх приналежність до режиму океанізації.
According to the arrival time of the P-waves from earthquakes beneath back-arcs basins of Pacific hodographs are built at distances up to 25 degrees. It is allowed to establish the speed distribution up to depths of about 450—500 km. It is established the low velocity zone in the upper mantle from 80 to 150 km, where the partial melting of the rocks is probably. The geologic history and deep processes in back-arc basins are analyzed. It is stablished that endogenous oceanization condition is inherent in them.
|
| issn |
1999-7566 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125071 |
| citation_txt |
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин / В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2016. — № 2. — С. 37-47. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gordienkovv skorostnaâmodelʹverhneimantiizadugovyhvpadin AT gordienkolâ skorostnaâmodelʹverhneimantiizadugovyhvpadin AT gordienkovv švidkísnamodelʹverhnʹoímantíízadugovihzapadin AT gordienkolâ švidkísnamodelʹverhnʹoímantíízadugovihzapadin AT gordienkovv avelocitymodelforbackarcbasinsuppermantle AT gordienkolâ avelocitymodelforbackarcbasinsuppermantle |
| first_indexed |
2025-11-24T16:07:11Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:07:11Z |
| _version_ |
1850850697576185856 |
| fulltext |
37ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко
Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, Киев
СКОРОСТНАЯ МОДЕЛЬ
ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ЗАДУГОВЫХ ВПАДИН
По данным о времени прихода Р)волн от землетрясений под задуговыми впади)
нами Тихого океана построены годографы на расстоянии до 25 градусов. Это
позволило установить распределение скорости до глубины около 450—500 км.
Выявлена зона пониженной скорости в верхней мантии от 80 до 150 км, в пре)
делах которой вероятно частичное плавление пород. Рассмотрены геологичес)
кая история и глубинные процессы в задуговых впадинах. Установлена их при)
надлежность к эндогенному режиму океанизации.
Ключевые слова: задуговые впадины, скоростной разрез, океанизация.
Введение
Статья завершает серию публикаций авторов, посвященную скоро�
стным моделям верхней мантии океанических структур. В преды�
дущих работах были рассмотрены модели котловин океанов, ост�
ровных дуг, срединно�океанических хребтов, глубоководных жело�
бов [2—5]. В данной статье речь идет о своеобразных структурах,
расположенных между островными дугами и собственно конти�
нентами в глубине переходных зон от континентов к океанам. Пос�
кольку авторы в оценке эндогенных режимов рассматриваемых ре�
гионов исходят из положений адвекционно�полиморфной гипо�
тезы глубинных процессов (АПГ) [12 и др.], в которой островные
дуги считаются альпийскими геосинклиналями, принадлежность
задуговых впадин к «настоящим» (завершившим процесс форми�
рования) океанам представляется сомнительной. В ее пользу гово�
рит только территориальная близость. Генетически же они могут
быть аналогами впадин на срединных массивах альпийских геосин�
клиналей, таких как Паннонская или Южнокаспийская впадины.
Соответственно, сопоставление полученной скоростной мо�
дели (одномерного распределения скорости продольных сейсми�
ческих волн — Vp) под впадинами с прогнозной сопряжено с труд�
ностями. Необходимо предварительно диагностировать характер
глубинного процесса.
© В.В. ГОРДИЕНКО, Л.Я. ГОРДИЕНКО, 2016
38 ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко
Вторая сложность в решении поставленной задачи — сбор эксперименталь�
ных данных, т. е. сведений о времени прихода на сейсмостанции волн от земле�
трясений, расположенных на достаточно большом расстоянии, но в пределах впа�
дины. Ее удалось полностью решить (построив годограф до удаления примерно в
25 градусов) только в одном случае, в остальных получены лишь фрагменты пол�
ных годографов для глубины верхней мантии. Тем не менее, построенная скоро�
стная модель представляет интерес, так как характеризует слабо изученный объект.
Изученные впадины размещаются на западной окраине Тихого океана, где
распространены островные дуги. Это глубоководные части Берингова, Японско�
го, Филиппинского и Охотского морей (рис. 1).
Использованные данные и расчетный годограф
На территориях и акваториях впадин были подобраны данные для
очагов с глубиной гипоцентров 20—30 км [15]. Время пробега волн пересчитано
для глубины 10 км, введенные поправки учли распределение Vp, изменявшееся по
ходу подбора разреза. Они (время пробега как функция расстояния в градусах ко�
ординат) использованы для построения годографов, редуцированных к скорости
8,2 км/с. Применялось сглаживание с использованием скользящего окна разме�
ром 3—4 градуса. В четырех изученных впадинах к построению годографов было
привлечено существенно разное количество данных. В Японском море на 20
сейсмостанциях зафиксированы 170 значений времени прихода волн землетрясе�
ний, в Беринговом на 19 — 390, в Филип�
пинском на 35 — 220, в Охот�ском на 2 —
120 соответственно.
В Охотском море был получен только
ограниченный по длине фрагмент годо�
графа (отрезок от 3 до 7°, совпадающий с
соответствующим участком годографа
для Берингова моря), не использованный
при построении осредненного годографа
именно из�за незначительности. Тем не
менее, можно констатировать, что полу�
ченные здесь данные не противоречат
установленным в других морях.
Отклонение индивидуальных точек
от осредняющей линии годографа опре�
делено по соответствующей гистограмме
и составляет 1,3 с (рис. 2). Эта величина
получена для всех данных, она меньше ус�
тановленных в других регионах океанов и
вполне объясняется погрешностями экс�
перимента. Гистограммы различий пока�
Рис. 1. Расположение сейсмостанций, использо�
ванных в работе: 1 — сейсмостанции; 2 — при�
мерные контуры молодых глубоководных впадин
39ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин
зывают, что частные годографы отклоняются от осредняющего в среднем менее,
чем на 1 с. Следовательно, для изучаемых регионов имеет смысл построение еди�
ного одномерного скоростного разреза.
Расчетный годограф получен по программе SEIS)83 И. Пшенчика и В. Чер�
вени. При вычислениях использована схематизированная скоростная модель
земной коры под прибрежными или островными сейсмостанциями [2 и др.]. Мо�
дели первого приближения для подбора скоростного разреза взяты из литератур�
ных источников [7, 8, 13, 14 и др.].
Годограф, как и в предыдущих работах авторов [2—5], построен путем подбо�
ра скоростного разреза (рис. 3), в процессе которого несколько изменялась и ско�
рость в интервале глубины 10—30 км. Учет этого фактора не оказал заметного
влияния на экспериментальные годографы. Подобранный годограф довольно
хорошо согласуется со средним экспериментальным (см. рис. 2). Различия меж�
ду ними много меньше тех, которые могут быть обусловлены погрешностями
эксперимента и расчета.
Глубинный процесс
Объяснение полученного скоростного разреза проводилось путем
его сопоставления с независимо установленным в соответствии с представлени�
ями АПГ (см. рис. 3). Он рассчитан с учетом температурных аномалий, возник�
ших в мантии как следствие активных глубинных процессов [2—5, 12 и др.]. Ра�
нее установлено, что релаксация возмущений Т происходит со скоростью, дела�
ющей значимыми только аномалии альпийского и постальпийского возраста.
Однако построение схем тепломассопереноса для таких молодых активизаций
требует анализа предшествующей тепловой истории недр региона, иначе нельзя
установить стартовые условия.
Сравнительно полную информацию по этому вопросу можно собрать в
Охотском море. Проявления рассматриваемого постальпийского (?) процесса в
Рис. 2. Экспериментальные и расчетный годографы для задуговых впадин: а — Филиппинс�
кое море: 1 — экспериментальное время прихода волн, 2 — осредняющий эксперименталь�
ный годограф для верхней мантии; б — частные годографы для отдельных регионов: 3 —
Японское море, 4 — Берингово море; в — средний экспериментальный годограф (5) и расчет�
ный годограф (6). На врезках — гистограммы: распределения отклонений эксперименталь�
ных точек: а — от осредняющего годографа, б — индивидуальных годографов от среднего, в —
расчетного годографа от среднего экспериментального
40 ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко
полной мере представлены только в Южноохотской впадине, для которой скоро�
стной разрез не построен в связи с небольшими размерами структуры. Тем не ме�
нее, геологические данные есть смысл рассмотреть здесь, так как они в основных
чертах согласуются с информацией по другим впадинам. Вне глубоководной впа�
дины Охотского моря можно изучать геологическую предысторию ее формиро�
вания. Структуры, близкие к впадине, распространены и севернее нее, в проги�
бах ТИНРО и Лебедя. Опускания здесь достигают максимум 4 км (в сравнительно
узком локальном троге). Отличие от Южноохотской впадины состоит в отсут�
ствии столь же быстрого некомпенсированного опускания в последние пример�
Рис. 3. Скоростные модели верхней мантии
задуговой впадины: 1 — скоростная модель
докембрийской платформы; 2 — скоростная
модель, полученная при подборе расчетного
годографа, наиболее полно согласующегося с
наблюденными; 3 — скоростная модель,
построенная по распределению значения
температуры (Т) в верхней мантии регионов,
отвечающих представлениям адвекционно�
полиморфной гипотезы (АПГ); 4 — диапазон
значений скорости, установленной в преды�
дущих исследованиях (средние величины и
средние отклонения от них) [7, 8, 13, 14]; 5 —
распределение скорости на линии солидуса;
6 — глубина магматических очагов по геоло�
гическим данным [7, 11 и др.]. На врезке —
гистограмма распределения различий между
экспериментальной и расчетной кривыми
распределения скоростей в верхней мантии —
моделями 2 и 3
Рис. 4. Разрезы кайнозойской части осадочной толщи прогибов Охотского моря
41ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин
но 5 млн лет (рис. 4) (слой воды в Южноохотской впадине толще более чем в три
раза). Поэтому сведения о предыстории (предшествовавшей последним пример�
но 50 млн лет), темпах изменения мощности осадочного слоя и магматизме этих
районов можно привлечь к рассмотрению вместе с данными о Беринговом,
Японском и Филиппинском морях. По менее представительному геологическо�
му материалу (особенно в случае Берингова моря) достаточно обоснованно мож�
но предположить, что на территориях всех изучаемых впадин существовала ким�
мерийская геосинклиналь с возрастом инициального магматизма 200 ± 10 млн
лет и финального магматизма около 100 ± 10 млн лет. После завершения ее раз�
вития на окраине Евразийского континента в течение примерно 50 млн лет со�
храняется «тектоно�магматический покой». Это довольно типичный перерыв пе�
ред постгеосинклинальной активизацией.
Рассчитав тепловую модель для этого периода, устанавливаем, что сопро�
вождающий ее магматизм может быть обусловлен только реликтовым резервуа�
ром частичного плавления, сохранившимся на сравнительно небольшой глуби�
не. В нижней части верхней мантии нет потенциального источника энергии для
масштабного тепломассопереноса. Т. е. активизация около 50 млн лет назад
(рис. 5) — посткиммерийская. Только начиная примерно с границы эоцена и олиго�
цена (около 35 млн лет назад) появляется очаг расплава достаточной мощности
над кровлей зоны полиморфного преобразования пород у границы верхней ман�
тии. Вещество из него поступает под кору, следует поднятие, эрозия, взламыва�
ние свода, магматизм, т. е. обычные явления начальной фазы рифтогенеза. Такое
развитие событий (незначительный период накопления энергии между концом
геосинклинального цикла и началом рифтового) связано с повышенной теплоге�
нерацией в породах мантии периферии континента. Выделяются еще два перио�
да магматизма (рис. 5). Можно предположить, что речь идет о рифтогенезе, одна�
ко диагностика этих проявлений магматизма как отдельных событий затруднена
(рис. 5). Относительные экстремумы на гистограмме распределения возраста по�
род выражены слабо, возможно, в связи с распространенной довольно широко
[1, 11 и др.] некоторой несинхронностью рассматриваемых событий в разных
Рис. 5. Гистограмма распределения значений возраста магматических пород задуговых впадин
Рис. 6. Изменение глубины докайнозойского фундамента Южноохотской впадины: 1 — изме�
нение мощности осадков по геологическим данным; 2 — некомпенсированное погружение
дна впадины в плиоцен�четвертичное время; 3 — расчетное погружение дна
42 ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко
впадинах (да и в разных частях впадин, особенно с учетом наличия внутри них
локальных поднятий с иной структурой коры). При построении тепловых моде�
лей рассмотрено несколько вариантов тепломассопереноса в пределах периода
30—0 млн лет. Они не привели к существенному изменению современной моде�
ли распределения Т.
Осадочный слой кайнозойского возраста начинает быстро формироваться
вблизи границы олигоцена и миоцена. Большую часть олигоцена он образуется
только в локальных приразломных трогах. После второго магматического эпизо�
да процесс идет с довольно стабильной скоростью около 20 млн лет. Примерно
5 млн лет назад (т. е. в самом начале плиоцена) он резко ускоряется и к настояще�
му времени существовавшая тогда глубина фундамента удваивается (рис. 6).
Особенность трех проявлений магматизма, относимых к рифтогенезу, — на�
личие во всех комплексах пород продуктов коровой зоны частичного плавления
(во всяком случае — в отдельных районах впадин). Для получения такого резуль�
тата необходимо существование подкоровой астеносферы на каждом из этапов.
Подобное развитие событий применяемой гипотезой предусматривалось для
океанических регионов; в районах с континентальной корой оно не опробовано.
Поэтому рассмотрено несколько схем, показано, что они мало различаются с
точки зрения влияния на современную температуру [12]. Результаты построения
тепловой модели тектоносферы впадины приведены на рис. 7.
Проанализируем последствия эволюции тепловой модели впадины. После
поднятия первого астенолита с глубины 370—420 км до 50—100 км под корой
формируется слой частичного плавления, происходят вторжения мантийных
выплавок в кору, плавление пород амфиболитовой фации метаморфизма, подъем
магм среднего состава (возможности образования кислых существенно ограни�
чены начальным преимущественно базитовым составом коры) в среднюю и верх�
нюю часть коры, эклогитизация основных пород нижней коры, погружение бло�
ков, плотность которых превысила мантийную, под кору. В средней части коры
происходит базификация, верхняя («гранитная») часть местами полностью унич�
тожается эрозией.
Рассмотрим последовательность событий — проявление результатов тепло�
массопереноса в наблюдаемых геологических процессах.
Рис. 7. Тепловые модели
тектоносферы задуговой
впадины. Pl — модель кон�
тинентальной докембрий�
ской платформы, Sol — со�
лидус мантийных пород
(без учета эклогитовых бло�
ков), Ol�Sp — кровля зоны
перехода оливин�минерал
со структурой шпинели.
Цифры при кривых — воз�
раст в млн лет
43ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин
1. Прежде всего формируется сводовое поднятие коры, вызванное перегревом
верхних горизонтов мантии. При вычислении эффекта учитывается и адекватное
охлаждение нижней ее части. Но коэффициенты теплового расширения в соответ�
ствующих интервалах глубины различаются примерно на 0,01 г/см3/100 °С (рис.
8), поэтому происходит именно поднятие. Его амплитуда достигает 0,9 км.
Фактически она заметно меньше, так как поднятие распространяется на тер�
риторию, превышающую по площади активизированный район. Температура
под корой изменяется быстрее, чем у подошвы верхней мантии, поднятие сокра�
щается. Дополнительное действие эрозии приводит к пенеплену за геологически
короткое время.
2. К концу этапа уже начинает заметно сказываться процеcc океанизации:
базификации и эклогитизации коры. Точный темп преобразования минерально�
го состава (эклогитизации базитов) неизвестен, некоторое приближение можно
получить из данных таблицы [6]. Обязательным условием преобразования с ре�
альной скоростью служит присутствие летучих, но в рассматриваемом случае нет
сомнения в их наличии. Это неизбежное следствие частичного плавления пород
амфиболитовой фации метаморфизма, сопровождаемого дегидротацией.
Можно допустить, что процесс осуществится за первые миллионы лет.
3. Ориентировочная начальная мощность коры впадины — 32 км, после уто�
нения осталось 13 км (наблюдаемая мощность коры 19 км минус кайнозойские
осадки с прослоями вулканитов и вода). Начальная плотность преобразованных
блоков коры, опустившихся в мантию, составляла 2,9—3,0 г/см3 и изменилась на
0,4—0,5 г/см3, соответствующее погружение — 2,8—2,9 км. В оставшейся коре по
крайней мере 9 км (судя по скоростному разрезу на профиле ГСЗ) изменили
плотность примерно на 0,1 г/см3 (базификация), соответствующее погружение —
0,3 км. Невозможно определить, происходил ли перенос вещества нижней коры
на периферию впадины: не известна начальная мощность коры ее окрестностей
до перестройки. На разрезах ГСЗ отдельные утолщения намечены [7, 9 и др.], но
природа их может быть разной. Во всяком случае, утолщения под островными
дугами скорее всего — результат предшествующего геосинклинального процесса.
4. Условия для полиморфного преобразования у подошвы верхней мантии
достигнуты в слое мощностью около 40 км вскоре после первого акта тепломас�
сопереноса (не менее 10 млн лет назад, к этому времени закончился период срав�
нительно быстрого изменения возникшей здесь интенсивной отрицательной
аномалии Т). Уплотнение породы составляет около 8 %. Соответствующее опус�
кание поверхности — 3,2 км. Это позволяет завершить расчет погружения поверх�
ности коры, отнеся рассматриваемый эффект к интервалу времени 5—0 млн лет.
Рис. 8. Зависимости изме�
нения скорости продоль�
ных сейсмических волн и
плотности пород мантии
от вариаций температуры
на разных глубинах
44 ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко
Результат полностью совпадает с известным по независимым данным (см. рис. 6).
Темп преобразования мантийного оливина в минерал со структурой шпинели в
условиях подошвы верхней мантии неизвестен. Можно лишь предполагать, что
он достаточен для завершения процесса.
Возможно, что под прогибами ТИНРО и Лебедя резкое охлаждение нижних
горизонтов верхней мантии произошло несколько позже, чем под Южноохотс�
кой впадиной. Поэтому процесс полиморфного преобразования еще не приоб�
рел здесь заметного масштаба, некомпенсированное опускание поверхности
только началось.
В различных регионах Евразии можно обнаружить множество подобных
сравнительно молодых образований (кроме упомянутых выше Паннонской и
Южнокаспийской впадин), причем часть из них образована на позднепротеро�
зойском фундаменте. Это Черноморская, Рионская, Куринская и Западнотурк�
менская впадины (скоростные разрезы которых содержат явные следы базифи�
кации, иногда и эклогитизации). По существу приходится говорить о размыва�
нии принципиальной разницы между океанизацией и рифтогенезом (и следую�
щим за ним образованием впадин).
5. В течение всего рассматриваемого периода под корой региона и в коре со�
хранялся слой частичного плавления, обеспечивающий возможность магматиз�
ма; в коре за счет периодических вторжений базальтовых выплавок температура
поддерживалась на уровне, необходимом для генерации коровых магм.
Таким образом, схема глубинного процесса по АПГ и построенная по ней
тепловая модель дают возможность на количественном уровне объяснить факты
геологической истории впадин. Их формирование представляет собой почти за�
вершенную океанизацию континентальной коры. Выясняется, что океанизация
не обязательно происходит непосредственно на внешней границе ранее образо�
вавшегося океана. Регион с корой, преобразованной описанным образом и нахо�
дящийся на значительном расстоянии от областей сноса осадков, будет иметь ти�
пичную для западной части Тихого океана кору (13 км) с небольшим по мощнос�
ти вулканогенно�осадочным слоем (порядка 1—2 км) и нижней базитовой корой
при глубине моря около 5 км.
Время, необходимое для сглаживания химических неоднородностей гранатов
на стадиях погружения и эксгумации (в годах) [6] с учетом размеров зерен (R) минерала
Интервал Т,°С Интервал Р, кбр R = 0,05 мм R = 0,5 мм R = 5 мм
500—600
500—700
500—800
500—900
500—1000
1000—900
1000—800
1000—700
1000—600
1000—500
5,56—6,67
5,56—7,78
5,56—8,89
5,56—10,0
5,56—11,11
11,11—10,0
11,11—8,89
11,11—7,78
11,11—6,67
11,11—5,56
3 · 107
1,3 · 106
1 · 105
1 · 104
1,3 · 103
4 · 102
1 · 104
3 · 105
1,8 · 107
2 · 109
3 · 109
1,5 · 108
1 · 107
1 · 106
1,4 · 105
5 · 104
1,4 · 106
4 · 107
2 · 109
2 · 1011
3 · 1011
1,3 · 10
10
1 · 109
1 · 108
1,3 · 107
5 · 106
1 · 108
5 · 109
2 · 1011
2 · 1013
Стадия опускания
Стадия эксгумации
45ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин
Обсуждение результатов
Полученный скоростной разрез принципиально не отличается от
установленных авторами предыдущих исследований [7, 8, 13, 14] (рис. 3), хотя
различия в самой верхней части существенны. Не исключено, что они связаны с
влиянием распределений Vp в соседних регионах, так как ни одна из привлечен�
ных к рассмотрению моделей не строилась только для впадин. Полученная мо�
дель резко отличается от фонового платформенного распределения скорости.
Очевидно, что она представляет собой результат процесса, создавшего симмет�
ричные температурные аномалии разного знака. Весьма вероятным представля�
ется адвекционный способ тепломассопереноса.
В подкоровой части мантии обнаруживается довольно мощный слой с воз�
можным частичным плавлением незначительной интенсивности. Расположение
кровли этого объекта примерно согласуется с источниками мантийных магм,
проявления которых зафиксированы на поверхности. Отличие составляет пер�
вые десятки километров, что сопоставимо с погрешностями диагностики глуби�
ны и температуры источников магм.
Рассмотрим соответствие скоростного разреза глубинному процессу, позво�
лившему объяснить геологические данные.
На рис. 8 представлено изменение скорости в связи с температурными ано�
малиями для разной глубины. Отличия температуры от характерных для верхней
мантии докембрийской неактивизированной платформы (см. рис. 7) использова�
ны для внесения исправлений в соответствующий скоростной разрез (см. рис. 3).
Кроме влияния собственно температурных аномалий был учтен и эффект час�
тичного плавления. На каждый процент жидкости расчетная скорость сокраща�
лась на 0,07 км/с. Значительное количество коровых эклогитов, погружающихся
в мантию при рассмотренном глубинном процессе, ведет к увеличению содержа�
ния железа в мантийных породах [4]. Учитывая этот факт, необходимо сократить
расчетные значения Vp в интервале, куда эти плотные образования могут опус�
каться (примерно до 200 км). Соответствующий эффект незначителен — около
0,07 км/с. Появление в составе мантии эклогитов предполагает и некоторое со�
кращение температуры солидуса пород.
Результаты расчета в сопоставлении с экспериментальной скоростной мо�
делью мантии задуговой впадины показаны на рис. 3. Очевидно, что полного сов�
падения добиться не удалось, да на это и не приходилось рассчитывать при такой
скудной информации о геологической истории регионов. Среднее различие рас�
четной и экспериментальной моделей составляет 0.16 км/с. Указанные выше
погрешности годографов указывают на возможность ошибки определения ско�
рости порядка 0,1 км/с [2—5]. Согласование экспериментальной и расчетной
кривых с учетом этого фактора довольно полное, локальные различия не превы�
шают 0,25 км/с, средняя величина заметно не отклоняется от обусловленной обо�
ими видами ошибок. Уточнение согласования полученного скоростного разреза
с установленным по АПГ практически неосуществимо.
46 ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
В.В. Гордиенко, Л.Я. Гордиенко
Заключение
Установленное распределение скоростей продольных сейсмичес�
ких волн в верхней мантии задуговых бассейнов позволило определить основные
черты структуры этих объектов. Сопоставление полученной модели с рассчитан�
ной по представлениям о глубинном процессе в изучаемых регионах осложня�
лось отсутствием предварительно разработанной схемы тепломассопереноса в их
тектоносфере. Проведенный предварительный анализ имеющихся в литературе
геологических данных дал возможность сформулировать главные особенности
последних активных этапов геологической истории впадин и построить на этой
основе современную тепловую модель верхней мантии. С ее использованием по�
лучен скоростной разрез, который удовлетворительно согласуется с эксперимен�
тально установленным. Важным следует считать и обнаружение в задуговых бас�
сейнах процесса океанизации, принципиально не отличающегося от рифтогене�
за в понимании АПГ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Говоров Г.И. Фанерозойские магматические пояса и формирование структуры Охотомор�с�
кого геоблока. — Владивосток : Дальнаука, 2002. — 203 с.
2. Гордиенко В.В., Гордиенко Л.Я. Скоростной разрез верхней мантии под Алеутской, Курильс�
кой и Японской островными дугами // Геол. и полезн. ископ. Мирового океана. — 2012. —
№ 3. — С. 37—46.
3. Гордиенко В.В., Гордиенко Л.Я. Скоростная модель верхней мантии под островными дугами
и береговыми хребтами Тихого океана // Геол. и пол. ископ. Мирового океана. — 2015. —
№ 3. — С. 69—81.
4. Гордиенко В.В., Гордиенко Л.Я. Скоростная модель верхней мантии под срединноокеаничес�
кими хребтами // Геол. и пол. ископ. Мирового океана. — 2016. — № 1. — С. 33—42.
5. Гордиенко В.В., Гордиенко Л.Я. Скоростные разрезы верхней мантии океанических котловин
и глубоководных желобов // Доповіді НАН України. — 2016. — № 4. — С. 62—68.
6. Королюк В.Н., Лепегин Г.Г., Корсаков А.В. Оценка термической истории метаморфических
пород по обменно�диффузной зональности в минералах // Геология и геофизика. — 2004. —
№ 4. — С. 501—512.
7. Тектоносфера Тихоокеанской окраины Азии / Ред. К.Ф. Сергеев, В.В. Гордиенко,
М.Л. Красный. — Владивосток, 1992. — 238 с.
8. Тараканов Р.З. Скоростные модели и годографы Р�волн для Дальневосточного региона //
Вестн. ДВО РАН. — 2006. — № 1. — С. 81—95.
9. Тектоническое районирование и углеводородный потенциал Охотского моря. — М. : Наука,
2006. — 131 с.
10. Удинцев Г.Б. Рельеф и строение дна океанов. — М. : Недра, 1987. — 240 с.
11. Фролова Т.И., Перчук Л.Л., Бурикова И.А. Магматизм и преобразование земной коры актив�
ных окраин. — М. : Недра, 1989. — 260 с.
12. Gordienko V. Essential points of the advection�polymorphism hypothesis. // NCGT Journal. —
2015. — 3. — № 2. — P. 115—136.
13. Gudmundsson O., Sambridge M. A regionalized upper mantle (RUM) seismic model // J. G. R. —
1998. — 102, 4. — Р. 7121—7126.
14. Jiang G., Zhao D., Zhang G. Seismic tomography of the Pacific slab edge under Kamchatka //
Tectonophysics. — 2009. — 465 — P. 190—203.
15. U.S. Geological Survey Albuquerque Seismological Laboratory [Электронный ресурс]. — Режим
доступа: http://aslwww. cr.usgs. gov/ Seismic_Data/
Статья поступила 24.05.2016
47
В.В. Гордієнко, Л.Я. Гордієнко
ШВИДКІСНА МОДЕЛЬ ВЕРХНЬОЇ МАНТІЇ ЗАДУГОВИХ ЗАПАДИН
За даними про час приходу Р�хвиль від землетрусів під задуговими западинами Тихого океану
побудовано годографи на відстані до 25 градусів. Це дозволило встановити розподіл швидкості
до глибини біля 450—500 км. Встановлено зону зниженої швидкості у верхній мантії від 90 до
240 км, у межах якої вірогідне часткове плавлення порід. Розглянуто геологічну історію та гли�
бинні процеси у задугових западинах. Визначено їх приналежність до режиму океанізації.
Ключові слова: задугові западини, швидкісні моделі, океанізація.
V.V. Gordienko, L.Ya. Gordienko
A VELOCITY MODEL FOR BACK�ARC BASINS UPPER MANTLE
According to the arrival time of the P�waves from earthquakes beneath back�arcs basins of Pacific
hodographs are built at distances up to 25 degrees. It is allowed to establish the speed distribution up to
depths of about 450—500 km. It is established the low velocity zone in the upper mantle from 80 to
150 km, where the partial melting of the rocks is probably. The geologic history and deep processes in
back�arc basins are analyzed. It is stablished that endogenous oceanization condition is inherent in them.
Key words: back)arcs basins, velocity sections, oceanization.
ISSN 1999)7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2016. № 2
Скоростная модель верхней мантии задуговых впадин
|