Тепловой поток континентальных рифтовых зон – новый подход к интерпретации данных

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».