Тепловой поток континентальных рифтовых зон – новый подход к интерпретации данных

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассмотрены особенности распределения теплового потока в Байкальской рифтовой зоне, в рифте Шаньси–Ляохэ, в рифте Иордана, в троге Орла (Стурё) на севере Свальбардской плиты, а также в рифтовой зоне Исландии. Отмечается асимметрия теплового потока относительно осевой линии рифта в сравнении со смежными районами на фоне его повышенного значения. Природа такой асимметрии связана не только с разной проницаемостью разломов на бортах рифтовой структуры, но и с планетарными факторами, в частности, с силой Кориолиса. В рассмотренных рифтовых структурах меридионального простирания, расположенных в Северном полушарии, на их восточных флангах по сравнению с западными флангами увеличение теплового потока согласуется с вектором действия силы Кориолиса в Северном полушарии Земли. Отмечавшаяся ранее геотермическая асимметрия в дивергентных зонах океанической коры проявляется также в структурах pull-apart континентальных рифтовых зон.

Об авторах

М. Д. Хуторской

Геологический институт РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mdkh1@yandex.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017

Е. А. Тевелева

Геологический институт РАН

Email: mdkh1@yandex.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017

Список литературы

  1. Богданов Н.А. Тектоника Арктического океана // Геотектоника. 2004. № 3. С. 13–30.
  2. Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген / Под ред. Я.В. Неизвестнова и Д.В. Семевского. Л.: Севморгеология, 1983. 82 с.
  3. Глебовский В.Ю., Каминский В.Д., Осипов В.А. Структура аномального магнитного поля от срединного хребта до Ангольского шельфа // Литосфера Ангольской котловины и восточного склона Южно-Атлантического хребта / Под ред. Ю.Е. Погребицкого. Л.: ВНИИОкеангеология, 1986. С. 70–80.
  4. Голубев В.А. Геотермия Байкала. Новосибирск: Наука, 1982. 150 с.
  5. Голубев В.А., Лысак С.В., Дорофеева Р.П. Тепловой поток Байкальской рифтовой зоны // Тепловое поле недр Сибири. Новосибирск: Наука, 1987. С. 121–137.
  6. Евдокимов А.Н. Вулканы Шпицбергена. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2000. 123 с.
  7. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР (в 2-х томах). М.: Недра, 1990. 680 с.
  8. Зорин Ю.А. Об аномальной мантии и температурном режиме земной коры в Байкальской рифтовой зоне // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1979. № 9. С. 37–43.
  9. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС, 2016. 424 с.
  10. Крапивнер Р.Б. Признаки неотектонической активизации Баренцевоморского шельфа // Геотектоника. 2007. № 2. С. 73–89.
  11. Лысак С.В. Термальная эволюция, геодинамика и современная геотермальная активность литосферы Китая // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 9. С. 1058–1071.
  12. Мащенков С.П., Погребицкий Ю.Е. Симметрия и асимметрия САХ по материалам комплексных геофизических исследований на атлантических геотраверсах // Геология и минеральные ресурсы Мирового океана. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1995. С. 64–79.
  13. Милановский Е.Е. Основные проблемы изучения рифтогенеза // Континентальный и океанский рифтогенез. М.: Наука, 1985. С. 5–29.
  14. Милановский Е.Е. Основные этапы рифтогенеза на территории Китая // Тр. Межведомственного геофизического комитета. М., 1991. 148 с.
  15. Мусатов Е.Е. Геоморфология северной окраины Баренцевоморского шельфа между архипелагами Шпицберген и Земля Франца-Иосифа // Геоморфология. 1997. № 1. С. 72–77.
  16. Мусатов Е.Е. Неотектоническая структура // Геология и полезные ископаемые России. Т. 5. Кн. 1. Арктические моря. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. С. 26–31.
  17. Нарышкин Г.Д., Погребицкий Ю.Е. Морфоструктура дна Юго-Восточной Атлантики // Литосфера Ангольской котловины и восточного склона Южно-Атлантического хребта. Л., 1986. С. 10–23.
  18. Погребицкий Ю.Е., Горячев Ю.В., Осипов В.А., Трухалев А.И. Строение океанической литосферы по результатам исследований на Анголо-Бразильском геотраверзе // Сов. геология. 1990. № 3. С. 8–22.
  19. Подгорных Л.В., Хуторской М.Д. Геотермическая асимметрия срединных хребтов Мирового океана // Геотектоника. 1999. № 3. С. 21–42.
  20. Поляк Б.Г. Тепломассопоток из мантии в главных структурах земной коры. М.: Наука, 1988. 192 с.
  21. Пущаровский Ю.М. Предисловие // Континентальный и океанский рифтогенез. М.: Наука, 1985. С. 3–4.
  22. Пущаровский Ю.М., Пейве А.А., Разницин Ю.Н., Базилевская Е.С. Разломные зоны Центральной Атлантики. М.: ГЕОС, 1995. 163 с. (Тр. ГИН РАН. Вып. 495)
  23. Сироткин А.Н., Шарин В.В. Соотношение четвертичного вулканизма с процессами морского и ледникового осадконакопления в районе Вуд-Форда (Шпицберген) // Комплексные исследования природы Шпицбергена. Вып. 4. Апатиты, 2006. С. 147–151.
  24. Солоненко А.В., Солоненко Н.В., Мельникова В.И., Козьмин Б.М., Кучай О.А., Суханова С.С. Напряжения и подвижки в очагах землетрясений Сибири и Монголии // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. 1993. Вып. 1. C. 113–122.
  25. Хуторской М.Д. Проявление асимметрии теплового потока в мантийных плюмах // Вулканология и сейсмология. 2020. № 5. С. 40–50.
  26. Хуторской М.Д., Голубев В.А., Козловцева С.В. и др. Тепловой режим недр МНР. М.: Наука, 1990. 176 с.
  27. Хуторской М.Д., Леонов Ю.Г., Ермаков А.В., Ахмедзянов В.Р. Аномальный тепловой поток и природа желобов в северной части Свальбардской плиты // Докл. РАН. 2009. Т. 424. № 2. С. 227–233.
  28. Хуторской М.Д., Тевелева Е.А. Природа асимметрии теплового потока на срединно-океанических хребтах Мирового океана // Океанология. 2020. Т. 60. № 1. P. 125–137.
  29. Шипилов Э.В., Тюремнов В.А., Глазнев В.Н., Голубев В.А. Палеогеографические обстановки и тектонические деформации Баренцевоморской континентальной окраины в кайнозое // Докл. РАН. 2006. Т. 407. № 3. С. 378–383.
  30. Шрейдер А.А. Геомагнитные исследования Индийского океана. М.: Наука, 2001. 320 с.
  31. Экштейн Й. Тепловой поток и гидрологический цикл: примеры по Израилю // Тепловое поле Европы. M.: Мир, 1982. С. 106–117.
  32. Aldersons F., Ben-Avraham Z., Hofstetter A., Kissling E., Al-Yazjeen T. Lower crustal strength under the Dead Sea basin from local earthquake data and rheological modeling // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 214. P. 129–142.
  33. Ben-Avraham Z., Haenel R., Villinger H. Heat flow through the Dead Sea rift // Marine Geol. 1978. V. 28. P. 253–269.
  34. Budanov V.G., Ermakov B.V., Podgornykh L.V. Geophysical asymmetry of the wings of mid-Atlantic ridge (MAR): gravity, magnetic fields, heat flow // European Geophysical Society, Annales Geophysical. Part I. Society Symposia, Solid Earth Geophysics & Natural Hazards, Supplement I to V. 15, SE27 Tectonic evolution and thermal structure at mid-ocean ridges. 1997. P. 161.
  35. Eckstein Y. Tamar geothermal anomaly, or perils of ignoring hydrogeology in heat flow survey // Isr. J. Earth Sci. 1978. V. 32. P. 119–126.
  36. Forsyth D.A., Morel-l`Huissier P., Asudsen I. et al. Alpha Ridge and Iceland: Product of the same plume? // J. Geodynamics. 1986. V. 6. P. 197–214.
  37. Ginzburg A., Kashai E. Seismic measurements in the southern Dead Sea // Tectonophysics. 1981. V. 80. P. 67–80.
  38. Ginzburg A., Makris J., Fuchs K., Prodehl C., Kaminski W., Amitai U. A seismic study of the crust and upper mantle of the Jordan-Dead Sea Rift and their transition toward the Mediterranean Sea // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. P. 1569–1582.
  39. Hosford A. Crustal accretion and Evolution at slow and ultra-slow spreading mid-ocean ridges: Doct. Dissertation. Mass. Inst. Technology, Cambridge, Mass., 02139 & Woods hole ocean. Inst., Woods hole, Mass., 02543. 2001. 254 p.
  40. Hu S., He L., Wang J. Heat flow in the continental area of China: a new data set // Earth Planet. Sci. Lett. 2000. V. 179. P. 407–419.
  41. Huang Chi-cheng. An outline of the tectonic characteristics of China // Ecologal Geol. 1978. V. 71. № 3. P. 611–635.
  42. Ito A. Earthquake swarm activity revealed from high-resolution relative hypocenters – clustering of microearthquakes // Tectonophysics. 1990. V. 175. P. 47–66.
  43. Ito G., van Keken P.E. Hotspots and melting anomalies / Ed. D. Bercovici // Mantle Dynamics, Treatise on Geophysics. V. 7. Amsterdam, Netherlands: Elsevier Press, 1997. P. 512–526.
  44. Janssen C., Hoffmann-Rothe A., Bohnhoff M., Wetzel H.U., Matar A., Khatib M. Different styles of faulting deformation along the Dead Sea Transform and possible consequences for the recurrence of major earthquakes // J. Geodyn. 2007. V. 44. P. 66–89.
  45. Lawver L.A., Müller R.D. Iceland hotspot track // Geology. 1994. V. 22 P. 311–314.
  46. Ma X. Lithosphere dynamic map of China and adjacent seas (in scale 1:4 000 000) and explanatory notes. Beijing: Publishing House of Geology, 1987. 53 p.
  47. Mechie J., Abu-Ayyash K., Ben-Avraham Z., El-Kelani R., Qabbani I., Weber M. DESIRE-Team. Crustal structure of the southern Dead Sea basin derived from project DESIRE wide-angle seismic data // Geophys. J. Int. 2009. V. 178 (1). P. 457–478.
  48. Nasir S. The lithosphere beneath the north-western part of the Arabian plate (Jordan): evidence from xenoliths and geophysics // Tectonophysics. 1992. V. 201. P. 357–370.
  49. Petrunin A.G., Sobolev S.V. Three-dimensional numerical models of the evolution of pull-apart basins // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2008. V. 171. P. 387–399.
  50. Rümpker G., Ryberg T., Bock G. Desert Seismology Group, 2003. Boundary-layer mantle flow under the Dead Sea transform fault inferred from seismic anisotropy // Nature. 2003. V. 425. P. 497–501.
  51. Salamon A., Hofstetter A., Garfunke, Z., Ron A. Seismotectonics of the Sinai subplate — the eastern Mediterranean region // Geophys. J. Int. 2003. V. 155. P. 149–173.
  52. Shudofsky G.N., Cloetingh S., Stein S., Wortel R. Unusually deep earthquakes in East Africa; constraints on the thermo-mechanical structure of a continental rift system // Geophys. Res. Lett. 1987. V. 14. P. 741–744.
  53. Smit J., Brun J.-P., Cloetingh S., Ben-Avraham Z. The rift-like structure and asymmetry of the Dead Sea Fault // Earth and Planet. Sci. Lett. 2010. V. 290. № 1–2. P. 74–82.
  54. Stein C.A., Stein S. A model for the global variation in oceanic depth and heat flow with lithospheric age // Nature. 1992. V. 359. P. 123–129.
  55. Tian Z.Y., Han P., Xu K.D. The Mesozoic-Cenozoic East China rift system // Tectonophysics. 1992. V. 208. P. 341–363.
  56. Torsvik T.H., Amundsen H.E.F., Tronnes R.G. et al. Continental crust beneath southeast Iceland // Proceed. of National Acad. Sci. of USA (PNAS). 2015. № 3. P. 1818–1827.
  57. Wang J.Y., Wang J.A. Thermal structure of the crust and upper mantle of the Liaohe rift basin // Tectonophysics. 1988. № 145. P. 293–304.
  58. White R.S., McKenzie D.P. Mantle plumes and flood basalts // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 17543–7585.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение станций измерений теплового потока в Байкальской рифтовой зоне, смежных регионах и зонах профилирования. 1 – пункты измерения теплового потока; 2 – направления профилирования; 3 – границы интервалов профилирования.

Скачать (259KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменчивость величины теплового потока вдоль геотермических профилей. а – профиль А1–B1; б – профиль A2–B2; в – профиль A–B–С–D–F (см. рис. 1). Вертикальные линии на профилях (а) и (б) – положение оси Байкальской рифтовой зоны. На профиле (в) пунктирной линией показан результат оцифровки карты теплового потока в изолиниях [Голубев и др., 1987]; черные точки – индивидуальные значения теплового потока; серые кружки – значения величины кондуктивного теплового потока, полученные осреднением исходных значений в интервале 20 км.

Скачать (204KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение величин отношения 3Не/4Не (вверху) и плотности теплового потока (внизу) вдоль простирания Байкальской рифтовой зоны [Поляк, 1988]. Черными ромбами показаны значения изотопно-гелиевого отношения в газах гидротерм, лежащих вблизи оси рифтовой зоны, открытыми – на прилегающих участках (например, в Баргузинской и Баунтовской впадинах). Данные по породам показаны заштрихованными столбиками соответственно диапазонам значений изотопно-гелиевого отношения, указанным в работе [Поляк, 1988]. Волнистыми линиями показаны уровни значений отношения 3Не/4Не в газах, растворенных в воде оз. Байкал.

Скачать (101KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Современная геотермальная активность литосферы континентального Китая (по [Лысак, 2009] с изменениями). 1–5 – геотермальная активность (мВт/м2): 1 – слабая (<40); 2 – умеренная (40–60); 3 – повышенная (60–80); 4 – высокая (80–100); 5 – очень высокая (>100). В рамке показана зона континентальных рифтов Шаньси–Ляохэ.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Региональный тепловой поток в Израиле. а – карта построена методом осреднения измерений по квадратам 0.5˚×0.5˚ [Экштейн, 1982]; б – карта теплового потока в изолиниях (мВт/м2). Кружками показана локализация пунктов измерения (диаметр кружков пропорционален значению теплового потока).

Скачать (542KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Карта теплового потока Исландии и смежных акваторий (изолинии – в мВт/м2). Треугольники – пункты измерений теплового потока. Их размер пропорционален величине теплового потока.

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Трек Северо-Американской плиты в районе Гренландии над Исландской “горячей точкой” за время от 130 Ма до 0 Ма. Большие черные точки – палеопозиция плиты для каждых 10 млн лет; АХ – о. Аксел Хелберг; БЗ – Баффинова Земля; ДП – Дэвисов пролив; ЭЛ – о. Элсмир; ЯМ – Ян-Майен; КА – лавовое плато Кангерлюсак, Восточная Гренландия; КО – хребет Колбейнсей; ЛА – Лабрадорское море; МДП – плато Моррис-Джессоп; МЕ – хребет Менделеева; РЕ – хребет Рейкьянес; УМ – лавовое плато Уманак-фьорда, Западная Гренландия; ЕР – плато Ермак; КОГ – граница континентальной и океанической коры по данным батиметрии. Белые кружки показывают положение плюма – по [Forsyth et al., 1986].

Скачать (390KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Измерения теплового потока и его значение (мВт/м2) в троге Орла и в смежных акваториях. Треугольники – эпицентры землетрясений в XXI веке; белые прямоугольники – четвертичные вулканы; изобаты в интервале глубин 0–500 м проведены через 100 м, глубже – через 500 м.

Скачать (386KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Распределение температур (˚С) на профилях вкрест простирания трога Орла (Стурё). На рисунке показана береговая линия о. Северо-Восточная Земля Шпицбергена и о. Белый.

Скачать (318KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024