Геофизические исследования

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2017, том 18, № 4, с.32-49. DOI: 10.21455/gr2017.4-3

УДК 550.838.3

Аннотация  Литература  Полный текст

ГИДРАТАЦИЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ ЛИТОСФЕРЫ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ОКЕАНА

© 2017 г. А.М. Городницкий, Ю.В. Брусиловский, А.Н. Иваненко, К.В. Попов, Н.А. Шишкина, И.А. Веклич

Институт океанологии им. П.П. Ширшова, РАН, г. Москва, Россия

Совместный анализ результатов геомагнитных съемок и данных петромагнитного изучения образцов в разных геотектонических зонах Мирового океана свидетельствует, что существенный вклад в аномальное магнитное поле океана наряду с базальтовым слоем вносят глубинные источники, связанные с серпентинитовыми формациями, которые образуются в результате гидратации гипербазитов верхней мантии океанскими водами. Глубина проникновения океанской воды в мантию определяется глубиной залегания поверхности хрупко-пластического перехода, где происходит подплавление микротрещин в веществе, деформация которого начинает осуществляться за счет пластического течения. Многочисленные петромагнитные исследования океанических серпентинитов показывают, что основным носителем магнетизма в них является магнетит, составляющий до 5 и более процентов. Магнитные параметры магнетита в серпентинитах определяются не только его количеством, но и формой зерен и характером их распределения. 

Рассматриваются четыре морфогенетических типа серпентинитовых массивов, выделенных с учетом условий их формирования в основных морфоструктурах океанического дна: серпентиниты рифтовых зон срединно-океанических хребтов; серпентиниты зон трансформных разломов; серпентиниты зон внутриплитовых асейсмических поднятий; серпентиниты зон субдукции. 

Для структур, характерных для каждого типа массивов, путем решения обратной задачи магнитометрии построены компьютерные модели источников магнитных аномалий. Для зон, соответствующих каждому типу массивов, проведен комплексный петрофизический анализ имеющихся образцов. Совместная интерпретация этих данных и результатов других геофизических методов позволила получить убедительные доказательства существования серпентинитовых формаций  в различных геотектонических зонах Мирового океана. 

Ключевые слова: серпентинизация, естественная остаточная намагниченность, магнитные аномалии, гидратация, внутриплитовые асейсмичные поднятия, модель магнитоактивного слоя, эффективная намагниченность, обратная задача, источники аномалий.

Литература

Астафурова Е.Г., Городницкий А.М., Лукьянов С.В., Мащенков С.П. Природа магнитных аномалий и строение океанической коры Срединно-Атлантического хребта и прилегающих котловин в пределах Канаро-Багамского геотраверса. Природа магнитных аномалий и строение океанической коры. М.: Изд-во ВНИРО, 1996. С.171–202.

Базылев Б.А., Силантьев С.А. Геодинамическая интерпретация субсолидусной перекристаллизации мантийных шпинелевых перидотитов // Петрология. 2000. Т. 8, № 3. C.227–240.

Брусиловский Ю.В., Баранов Б.В., Бабаянц П.С. Анализ магнитного поля фронтальной области центральной части Курильской островной дуги // Геофизические исследования. 2014. Т. 15, № 3. С.8–12.

Брусиловский Ю.В., Городницкий А.М., Иваненко А.Н. Геомагнитное изучение подводных гор. Магнитное поле океана. М.: Наука, 1993. С.231–233.

Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н., Жуковин А.Ю., Цовбун Н.М. Геомагнитное изучение центральной части Курило-Камчатской островной дуги // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31, № 6. С.114–120.

Вержбицкий Е.В., Лобковский Л.И. Аномальный геотермический режим Центральной и Аравийской котловин Индийского океана // Физика Земли. 1993. № 11. С.16–26.

Городницкий А.М. Строение океанской литосферы и формирование подводных гор. М.: Наука, 1985. 166 с.

Городницкий А.М., Брусиловский Ю.В. Природа магнитных аномалий и строение океанической коры в зонах асейсмичных хребтов и внутриплитовых дислокаций // Природа магнитных аномалий и строение океанической коры. М.: Изд-во ВНИРО, 1996. С.203–242.

Городницкий А.М., Шишкина Н.А. Обобщенная петромагнитная модель океанской литосферы // Природа магнитных аномалий и строение океанической коры. М.: Изд-во ВНИРО, 1996. С.243–252.

Городницкий А.М., Валяшко Г.М., Пальшин Н.А. Аномальное магнитное поле. Геофизические поля и строение дна океанических котловин. М.: Наука, 1990. С.48–61.

Городницкий А.М., Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н., Попов К.В., Шишкина Н.А. Гидратация литосферы и магнитное поле океана // Геология морей и океанов: Материалы XXI Международной научной конференции по морской геологии. М.: ГЕОС, 2015. Т. 5. С.71–75.

Иваненко А.Н., Брусиловский Ю.В., Филин А.М., Шишкина Н.А. Современные технологии обработки и интерпретации магнитных данных при поиске нефти и газа на акваториях // Геофизика. 2012. № 3. С.60–70.

Левченко О.В., Мерклин Л.Р., Свиридов Н.Н. Строение осадочной толщи и рельеф фундамента глубоководных котловин Атлантического и Индийского океанов. Геофизические поля и строение дна океанических котловин. М.: Наука, 1990. С.108–119.

Лобковский Л.И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная тектоника плит. М.: Наука, 1988. 230 с.

Магнитное поле океана. М.: Наука, 1993. 298 с.

Матвеенков В.В., Горшков А.Г., Попов К.В., Сафрошкин В.Ю. Магнитные свойства серпентинитов хребта Горриндж (северо-восточная Атлантика) // Океанология. 1995. Т. 35, № 5. С.755–764.

Нгуен Т.К.Т., Печерский Д.М. Серпентиниты как возможный источник линейных магнитных аномалий // Изв. АН СССР. Сер. Геол. 1989. № 1. С.61–67.

Непрочнов Ю.П., Левченко О.В., Кузьмин П.Н. Комплексная геолого-геофизическая характеристика океанских котловин. Геофизические поля и строение дна океанических котловин. М.: Наука, 1990. С.191–200.

Петромагнитная модель литосферы. Киев: Наукова думка, 1994. 174 с.

Попов К.В. Петромагнитные характеристики пород океанической коры. Серпентиниты. Природа магнитных аномалий и строение океанической коры. М.: Изд-во ВНИРО, 1996. С.82–131.

Попов К.В., Базылев Б.А., Щербаков В.П. Температурный интервал возникновения намагниченности океанических шпинелевых перидотитов // Океанология. 2006. Т. 46, № 2. C.278–286.

Auzende J.M., Charvet J., Le Lann A. Le bank de Gorrindge: Resultats de la champagne CYAGOR // Dull. Soc. Geol. France. 1979. V. 21. N 5. P.545–556.

Bazylev B.A. Awaruite containing mineral association abundance in peridotite of the fault zone 15°20¢ (the Atlantic Ocean) as one of the manifestations of oceanic metamorphism // Russ. J. Earth Sci. 2000. V. 2, N 3. P.279–293. (in Russian). doi: 10.2205/2000ES000045.

Bazylev B.A., Ledneva G.V., Ishiwatari A. Highpressure ultramafics in the lower crustal rocks of the Pekul’ney Complex, central Chukchi Peninsula. 2. Internal structure of blocks and ultramafic bodies, geologic and geodynamic setting of rock formation // Petrology. 2013. V. 21, N 4. P.336–350. doi: 10.1134/S0869591113040024.

Bazylev B.A., Popov K.V., Shcherbakov V.P. Petrographic features of oceanic peridotites as reflected by their magnetic characteristics // Russ. J. Earth Sci. 2002. N 4. P.211–223. doi: 10.2205/ 2002ES000087.

Bazylev B.A., Ledneva G.V., Kononkova N.N., Ishiwatari A. High-pressure ultramafics in the lower crustal rocks of the Pekul’ney Complex, central Chukchi Peninsula. 1. Petrography and mineralogy // Petrology. 2013. V. 21, N 3. P.221–248. doi: 10.1134/S0869591113030028.

Blakely R., Brocher T., Wells R. Subduction-zone magnetic anomalies and implications for hydrated forearc mantle. Geology. 2005. N 33. P.445–448. doi: f10.1130/G21447.

Bonatti E., Lawrence Y.R., Morandi N. Serpentinization of oceanic peridotites: temperature dependence of mineralogy and boron contents // Earth Planet. Sci. Lett. 1984. N 70. P.88–94.

Curray J.R., Emmel F.J., Moore D.G., Raitt R.M. Structure, tectonics and geological history of the northeastern Indian Ocean // The ocean basins and margins. 1982. N 6. P.339–450. https://www. ngdc.noaa.gov/mgg/geodas

Last B.J., Kubik K. Compact gravity inversion // Geophysics. 1983. N 48. P.713–721.

Maekawa H., Yamanoto K., Teruaki I., Ueno T., Osada Y. Serpentinite Sea mounts and Hydrated Mantle Wedge in the Izu-Bonin and Mariana Forearc Regions // Bull. Earthq., Res. Inst. Univ. Tokyo. 2001.V. 76. P.355–366.

Okubo Y., Matsunaga T. Curie point depth in northeast Japan and its correlation with regional thermal structure and seismicity // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P.363–371.

Piip V.B., Rodnikov G. The Sea of Okhotsk crust from deep seismic sounding data // Russian journal of earth sciences. 2004. V. 6, N 1. P.1–14.

Popov K.V., Bazylev B.A., Shcherbakov V.P., Tsel'movich V.A., Kononkova N.N. Thermomagnetic analysis of ultramafic rocks: A case study of dunite from the Pekul'ney Complex, Chukotka, NE Russia // Russ. J. Earth Sci. 2015. V. 15. ES1003. doi: 10.2205/2015ES000547.

Puruсker M., Clark D. Mapping and interpretation of lithospheric magnetic field. IAGA Div.5 Book Chapter Springer. 2010. P.1–20.

Portniaguine O., Zhdanov M.S. Focusing geophysical inversion images // Geophysics. 1999. V. 64. P.874–887.

Stokking L.B., Merrill D.L., Haston R.B., Ali J.R., Saboda K.L. Rock magnetic studies of serpentinite seamounts in the mariana and Izu-Bonin regions // Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results. 1992. V. 125. P.561–579.