Исследование механизма образования островных дуг и задугового раздвигания литосферы

Категория: 15-4
С.В. Гаврилов

 

УДК 550.311

 

 

С.В. Гаврилов

 

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

 

Морфология островных дуг и положение центра окраинного раздвигания объясняются на основе предположения о пространственной разделенности проявлений термической неустойчивости и двух типов конвекции в мантийном клине. На малых расстояниях от желоба, где мантийный клин тонок и локальное число Рэлея ниже критического, преобладает термическая неустойчивость, дальше доминирует конвекция в виде продольных валов переменной толщины, ориентированных в направлении субдукции, а еще дальше от желоба располагается восходящий ток вихря Карига, ответственный за окраинное раздвигание дна. Интенсивность конвекции достигает максимума на определенном расстоянии от желоба, где и формируется вулканическая цепь, а перед ней возникает передовая дуга, вероятно, обязанная своим происхождением термической неустойчивости. В то же время, на бóльших расстояниях от желоба, где конвекция в виде продольных валов не развивается, увлечение в глубину материала мантийного клина, нагретого за счет диссипации, энергетически невыгодно, в силу чего возникает вихрь Карига, или конвективный вал, ориентированный поперек субдукции. Выяснено, что взаимное расположение передовой дуги, вулканической цепи и центра задугового спрединга налагает жесткое ограничение на среднюю величину коэффициента вязкости в мантийном клине: например, в области Перуанских Анд при условиях, характерных для субдукции плиты Наска, £8×1019  Па×с.

 

Ключевые слова: термическая неустойчивость, конвекция, передовая дуга, вулканическая цепь, задуговое раздвигание литосферы.

 

  

Литература 

Гаврилов С.В., Абботт Д.Х. Термомеханическая модель тепло- и массопереноса в окрестности зоны субдукции // Физика Земли. 1999. № 12. С.3–12.

Уеда С. Новый взгляд на Землю. М.: Мир, 1980. 214 с.

Barazangi M., Isacks B.L. Spatial Distribution of the Earthquakes and Subduction of the Nazca Plate beneath South America // Geology. 1976. V. 4. P.686–692.

McKenzie D.P. Speculations on the Consequences and Causes of  Plate Motions // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1969. V. 18. P.1–32.

Rabinowicz M., Lago B., Froidevaux C. Thermal Transfer between the Continental Asthenosphere and Oceanic Subducting Lithosphere: its Effect on Subcontinental Convection // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. N B4. P.1839–1853.

Schubert G., Turcotte D.L., Olson P. Mantle Convection in the Earth and Planets. New York: Cambridge University Press, 2001. 940 p.

Simpkin T., Siebert L. Volcanoes of the World. Tucson, Arizona: Geoscience Press. 1994. 349 p.

Turcotte D.L., Schubert G. Geodynamics. Cambridge: Cambridge University Press. 2002. 448 p.

Vidale J.E., Mooney W.D. The Earth’s Topography: the Influence of the Lower Lithosphere // Nature. 1997. N 324. P.23–24.

 

Сведения об авторе

ГАВРИЛОВ Сергей Владиленович – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(495)-221-93-55. E-mail: gavrilov@ifz.ru