dobrecov_n_l_kirdyashkin_a_g_kirdyashkin_a_a_glubinnaya_geod

~

~

~

'1

v.)

VI

~

~

<::>

~

.r:

~

Е;

(1)

(")

-6

<::>

~

;::

(1)

::.

;::

~

<::>

.g.

~

s!:

Р, кбар

90

80

70

60

50

40

35

30

25

20

15

10

5

о

ДУКЦИИ, с астеносферным потоком под континен­

том. Учитывая то, что геодинамические процес­

сы зачастую протекают в многофазных средах, можно представить, насколько большой класс

задач нужно решать при моделировании этих

процессов.

Кроме перечисленных задач, важным воп­ росом является соотнесение данных теплофизи­ ческого моделирования и отражения глубинных геодинамических процессов в рельефе и геофи­ зических полях. В настоящей работе эта пробле­

ма затронута лишь частично: сопоставлены ва­

ликовая структура нижнемантийных и астено­

сферных течений и трансформные разломы соответствующих масштабов, рассмотрены по­

верхностные проявления мантийных плюмов в

сопоставлении с данными моделирования, а так­

же некоторые модели погружения и накопления

осадков в осадочных бассейнах. В будущем не­ обходимо детальное сопоставление общих моде­ лей конвективной структуры в мантии, геофизи­ ческих измерений (включая GPS), рельефа, стро­ ения и динамики осадочных бассейнов и других наблюдаемых или хорошо изученных приповерх­ ностных параметров. Соотнесение с геофизичес­

кими данными нужно и при моделировании кон­

вективной структуры во внешнем ядре. В част­

ности, предложенная модель генерации

магнитного поля внешнего ядра в дальнейшем

требует численных расчетов магнитного поля, ге­ нерируемого вихревой конвективной структурой

во внешнем ядре, с учетом реальных данных о

геомагнитном поле.

С геологической точки зрения мы попы­ тались рассмотреть следствия глубинных геоди­ намических процессов: зоны океанского рифто­ генеза (СОХ), пассивные окраины континентов и внутриконтинентальные рифты, зоны субдук­

ции, зоны коллизии. Предложены модели всех

важнейших активных зон и очагов Земли (см. гл. 5,6). Общая схема эволюции активных зон

Земли представлена в виде проявления двух

независимых последовательностей процессов.

Рассмотрена разномасштабная периодичность геологических процессов (в частности, эклогит­ глаукофанового метаморфизма) и возможные их

модели. В свою очередь, глубинные геодинами­

ческие явления и эволюция литосферы обуслов­

ливают развитие приповерхностных процессов .

Мы представили результаты обобщающих ис­

следований цикличности климатических коле­

баний и их связи с биосферными событиями (см. гл. 7). Дальнейшее изучение истории климата, атмосферы и биосферы и периодичности изме­

нений, происходящих в НИХ, позволит лучше понять взаимосвязь космических явлений, эндо­

генных и экзогенных процессов, протекающих

на Земле.

Примером анализа эндогенных геологиче­

ских процессов может служить представленная

Р-Т-диаграмма. На ней сопоставлены реальные геологические данные и результаты теплофизи­

ческого моделирования: суммированы все кривые

разнотипного магматизма и метаморфизма и со­

поставлены с Р-Т-кривыми, характерными для

опускного (в зонах субдукции) и подъемного (в СОХ и задуroвых ячейках) течений в астеносфе­ ре. Эти теоретические кривые рассчитаны для модели двухслойной конвекции в мантии [Доб­ рецов, Кирдяшкин, 1993], обсуждены в гл. 5, и

как видно из рисунка, хорошо совпадают с пре­

дельными эмпирическими кривыми эволюции

Р-Т-условий В метаморфических поясах и зонах

мантии.

Р-Т-кривая нисходящих течений совпада­

ет с линией "холодной субдукции" (см. линию 3б на рис. 6.49) и многими кривыми прогрессив­ ной стадии метаморфизма в эклогит-глаукофан­

сланцевых комплексах, включая Максютовский

комплекс на Южном Урале и Дора-Майра в Аль­ пах, содержащих коэсит, и Кокчетавский комп­ лекс в Северном Казахстане, содержащий мик-

роалмазы. Вдоль этой же нисходящей кривой рас­ полагаются оценки р-Т-параметров образования алмазсодержащих ксенолитов Сибирской плат­ формы. Для ксенолитов из Африки устанавлива­ ются некоторые отличия [Соболев и др., 1984; Добрецов и др., 1989]. Это соответствие подтвер­

ждает предположение, высказанное во многих

работах, что алмазсодержащие зоны в мантии под платформами представляют собой реликты глу­

бинных частей древних зон субдукции. Р-Т-кривая восходящих потоков в мантии

близка к кривой 1 на рис. 6.49 и кривыми Р-Т­ эволюции метаморфизма в СОХ и осевых частях островных дуг, примеры которых были показа­ ны выше. Сюда же попадают оценки р-Т-пара­ метров образования ксенолитов шпинелевых и

пироповых перидотитов из зон подъема плюмов -

на Гавайях, Байкальском рифте и в других регио­

нах [Добрецов, Ащепков, 1991; Ащепков, 1991;

Добрецов, Кирдяшкин, 1993].

Между этими крайними кривыми распола­ гаются р-Т-параметры большинства других слу­ чаев регионального метаморфизма, включая ме­ таморфизм в коллизионных зонах. Особый слу­ чай, уникальный для коллизионных зон,

представляют ультраосновные массивы типа Рон­

да в Бетских Кордильерах и Бени-Бушера в Ма­ рокко. Эволюция этих пород на примере массива Ронда [Davies et al., 1993] также показана на ри­ сунке. Первичные мантийные породы с алмазом

образовались в поле, соответствующем алмазо­

носным перидотитам Африки. Конечные стадии

эволюции диапира аналогичны диапировым ку­

полам скандинавского типа.

Диаграмма, представленная на рисунке, ха­ рактеризует лишь одну сторону многообразия

эндогенных процессов - разные случаи эволю­

ции р-Т-условий. С ними сочетаются различные

геодинамические условия, структурные особен­

ности, сложные истории деформации, различные соотношения магматических и метаморфических

процессов, разная их длительность и периодичес­

кая повторяемость. Эти обстановки лишь схема­

тично отражены в книге. Хотя набор элементар­

ных процессов в каждом типе коррелируемых

событий ограничен, их набор в любом Геологи­

ческом комплексе неповторим. Это определяет, с

одной стороны, необходимость тщательной гео­ логической документации разнообразных про-

цессов в каждом геологическом комплексе. С

другой - не менее важны углубленное изучение

и моделирование элементарных процессов.

Нерешенные задачи относятся, прежде все­ го, к процессам субдукции и аккреции, в том чис­ ле эксгумации глубинных пород из зон субдук­ ции при коллизии. Для этих и многих других про­ цессов необходимы количественные оценки скорости, хотя первые приближения для многих случаев нами сделаны. Требуют отдельного рас­

смотрения явления палеомагнетизма и использо­

вание палеомагнитных данных для восстановле­

ния истории тектонических движений и дефор­ маций. В анализе докембрийских ЯВ1!ений и

процессов сделаны только первые шаги.

Геологический и геохимический анализ в комбинации с моделированием показывает, что Земля не только тепловая машина, но и химиче­ ский реактор. Все перемещения масс в Земле со­ провождаются химической дифференциацией. Ее определяющим фактором является частичное

плавление, когда в расплаве концентрируются

легкоплавкие и летучие компоненты. В результа­

те выделилась и продолжает выделяться земная

кора ("шлаки") и металлическое ядро. Вэтом от­

ношении есть некоторая аналогия с доменным

процессом, но главное отличие от домны состо­

ит в том, что кроме "шлаков" и "металла" есть преобладающая масса мантии, являющейся важ­ нейшей частью Земли - химического реактора.

В мантии, имеющей преимущественно силикат­

но-окисный состав, наблюдаются фазовые пере­ ходы, а граница 670 км - не только фазовая, но и химическая. Вместе с зонами субдукции фазовые границы задают структуру мантийных течений и представляют собой регулятор конвективных

движений в химическом реакторе Земли. Кроме конвективных движений есть еще один важней­ ший регулятор тепловой и химической машины Земли - мантийные термохимические плюмы,

формирующиеся на границе ядро-мантия при наличии добавки, понижающей температуру плавления окружающего вещества и образую­ щейся на границе ядро-мантия в результате хи­

мических реакций. Дальнейшее исследование

тепловых и химических процессов в мантии и

ядре позволит установить новые закономернос­

ти, управляющие термохимической машиной Земли.