В качестве масштаба тепловой мощности плюма используется критерий Ka=N/N₁, где N– тепловая мощность, передающаяся от подошвы плюма в его канал, N₁ – тепловая мощность, передаваемая от канала плюма в окружающую мантию. При 1.9<Ka<10 после прорыва расплава из канала плюма на поверхность происходит плавление массива коры над кровлей плюма и образуется грибообразная голова плюма. На основе данных экспериментального и теоретического моделирования представлена структура течения в расплаве канала и головы термохимического плюма, поднимающегося (выплавляющегося) от границы ядро–мантия к поверхности.На основе строения фазовой диаграммы модельной системы CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂ показано, что в двух верхних конвективных ячейках канала плюма, в области основных и ультраосновных составов, плавление протекает по моновариантным равновесиям эвтектического типаL=Cpx+Opx+An+Sp и L=Fo+An+Cpx+Opx. При расширении состава указанной модельной системы щелочным компонентом до CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂–Na₂O в этих ячейках появляются условия для кристаллизационной дифференциации в виде процесса отделения кристаллов плагиоклаза. Отделение кристаллов плагиоклаза, обогащенных анортитовым компонентом, приводит к изменению состава остаточного расплава в направлении высоких содержаний кремнезема и щелочных компонентов. Проведены расчеты состава расплава, получающегося вследствие процессов тепло- и массопереноса в грибообразной голове плюма в предположении, что исходный состав расплава в ней – базальтовый. Расчеты проведены в два этапа: (1) после осаждения тугоплавких минералов на подошву головы плюма; (2) после осаждения плагиоклаза в расплаве, образовавшемся после первого этапа и содержащем 88.5 % плагиоклазового компонента. Результаты расчетов приведены в виде таблиц, представляющих процентное весовое содержание оксидов для твердой фазы, а также содержание оксидов и нормативный состав для остаточного расплава при температуре T_р=1410 °C и давлении P=2.6 кбар и P=6.3 кбар. Содержание SiO₂ в остаточном расплаве составляет 59.6–62.3 % и соответствует содержанию SiO₂ в коровом слое.

Рассматривается вопрос об источниках формирования природного напряженно-деформированного состояния (НДС) эпиплатформенных орогенов, исследуемого тектонофизическими методами на основе сейсмологических данных. Такого рода данные свидетельствуют о преобладании горизонтальной ориентации осей главного девиаторного растяжения во впадинах и осей главного девиаторного сжатия в хребтах орогенов. Проводится сравнительный анализ НДС коры орогена, источником которого выступают «общепринятые» геодинамические процессы: давление на Евразийскую плиту со стороны Индийской и действие мелкомасштабной термогравитационной астеносферной конвекции. Исследование проводилось методом математического (аналитического) моделирования, основным критерием тектонофизической корректности модели считалось соответствие распределения ориентаций главных осей тензора напряжений в коровой части моделей природным данным. Моделирование показало, что НДС литосферы, формирующееся в обстановке латерального сжатия, менее соответствует искомому. Вторая модель также показала результаты, не вполне соответствующие данным тектонофизической реконструкции напряжений. Однако дополнительный анализ позволил установить, что астеносферная конвекция является более перспективным, с точки зрения тектонофизики, геодинамическим процессом для объяснения эпиплатформенного орогенеза. Мы считаем, что в рамках более сложных и, вероятно, неаналитических математических моделей этот источник нагружения литосферы должен рассматриваться как один из наиболее существенных факторов формирования НДС коры орогенов Центральной Азии.

Эволюция рифта Фен-Вей происходит под влиянием косого рифтинга, как показывают тектонофизические эксперименты. В данном исследовании основная особенность модели состоит в том, что западные и восточные границы трансферной зоны между соседними впадинами СВВ простирания, образовавшимися вследствие растяжения, имеют тенденцию к образованию правосторонних сдвигов с незначительной сбросовой компонентой как результат взаимодействия между указанными впадинами под влиянием косого рифтинга. Современная деформация рифта Фен-Вей может быть установлена путем проверки характеристики, предсказанной экспериментально. Нами были проанализированы решения по смещениям и механизмам очага землетрясения М=6.1 1989 года в районе Датун-Янггао – сильнейшего землетрясения в рифте Фен-Вей за последние 200 лет. Анализ показал, что трансферная зона между бассейнами Яньюань и Хуньюань ограничена сдвигами ССВ простирания с незначительной сбросовой компонентой на восточной и западной окраинах данной зоны. Установленное в нашем исследовании соответствие между изученной моделью и современной тектонической активностью в изучаемом районе подтверждает, что косой рифтинг по-прежнему играет важную роль в современных деформациях северной части рифта Фен-Вей.

 

В статье рассматриваются основные результаты более чем сорокалетних исследований гидрогеодеформационного поля, которые позволили установить некоторые новые свойства литосферных толщ, особенно четко проявленные в периоды скоротечной геодинамической активизации. Эти процессы контрастно прослеживаются в пределах планетарной мегаструктуры – глобальной эндодренажной системы (ГЭДС) Земли. Предлагаются к обсуждению представления об условиях формирования, специфических особенностях функционирования и роли астеносферы как важнейшего элемента ГЭДС.Показана доминантная роль флюидных процессов, которые в пределах ГЭДС обеспечивают условия «созревания» геодинамических катастроф. Рассматриваются особенности формирования деформационных возмущений и господствующие направления планетарной миграции деформационных импульсов от мест будущей сейсмической катастрофы вдоль ГЭДС. Излагаются результаты регионального гидрогеодеформационного (ГГД) мониторинга, свидетельствующие о тесной связи литосферных массивов в удаленных друг от друга регионах Земли: сигналы-реплики вдоль протяженности ГЭДС повторяют первоначальный импульс, зародившийся в регионе будущего сейсмического события. Рассматриваются триггерные эффекты, вызывающие срыв сейсмической энергии на большом удалении и в некоторых случаях способные вызвать каскад землетрясений. Предлагается создание системы ГГД-мониторинга крупных сейсмоопасных регионов Земли.

В истории развития крупнейшего Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) выявлены несколько периодов крупномасштабной эндогенной активности, характеризующихся проявлениями значительных объемов вулканических и интрузивных (как базитовых, так и гранитоидных) пород на обширных территориях в сравнительно короткие временные интервалы (30–40 млн лет). Эти вспышки магматической активности обычно происходят после завершения аккреционно-коллизионных процессов в складчатых системах и рассматриваются как результат воздействия мантийных плюмов на литосферу – крупные изверженные провинции. Одним из ярких примеров является Тарим-Южномонгольская крупная изверженная провинция (300–270 млн лет назад), характеризующаяся широким развитием базитового и гранитоидного магматизма в западной части ЦАСП. Исследования последних лет показали, что в Восточном Казахстане, в пределах Алтайской коллизионной системы герцинид, широко распространены как базитовые, так и гранитоидные комплексы раннепермского возраста (300–270 млн лет). В приведенном кратком обзоре показано, что особенности состава и условия формирования этих магматических ассоциаций позволяют рассматривать их как результат северо-западного распространения влияния Таримской крупной изверженной провинции. Распространение этого термического возмущения в литосфере,по-видимому, стало возможным благодаря пост-орогеническому растяжению после коллизии Сибирского и Казахстанского континентов. Реологическое ослабление литосферы позволило глубинным расплавам проникать в литосферную мантию, образовав крупные очаги базитовых магм. Таким образом, современный геологический облик и металлогеническая специфика территории Восточного Казахстана является результатом плейт-тектонических процессов посторогенического растяжения на фоне повышенного термического градиента в мантии, вызванного активностью Таримского мантийного плюма.

На примере впадины Маркова (осевая часть медленно-спредингового Срединно-Атлантического хребта, 6° с.ш., внутренний океанический комплекс Сьерра-Леоне) и палеозойской Войкарской офиолитовой ассоциации (Полярный Урал), формировавшейся в условиях задугового моря, показано, что в обоих случаях нижняя кора имеет сходное строение и формировалась на фундаменте, сложенном деплетированными перидотитами древней литосферной мантии. Согласно имеющимся данным, ведущую роль в составе нижней коры океанов и задуговых морей играют расслоенные мафит-ультрамафитовые интрузивы, произошедшие из расплавов типа MORB, что предполагает сходный астеносферный источник магм. Вторым элементом строения нижней океанической коры являются силлы и дайки, образовавшиеся за счет других источников магм. В случае океана они сложены преимущественно феррогабброидами, произошедшими за счет специфических расплавов с участием OIB, а в задуговом море – габбро-норитами надсубдукционной известково-щелочной серии. Верхняя кора в обоих случаях образована более поздними излияниями базальтов, связанными с новыми эпизодами развития этих тектонических структур. Как было показано ранее [Sharkov, 2012], развитие медленно-спрединговых хребтов происходит дискретными пульсами и не одновременно по всей их длине. При этом внутренние океанические комплексы (ВОК) в их осевых частях как раз и представляют cобой сегменты хребта, где происходит возобновление спрединга. На стадии формирования ВОК новообразованный базальтовый расплав поднимается из зоны генерации магм по трещинам (дайкам) сквозь литосферную мантию и наращивает существующую нижнюю кору в форме силлов, а по мере развития на данном участке зоны спрединга - снизу, путем андерплейтинга в форме крупных расслоенных интрузивов; новообразованные реститы, в свою очередь, наращивают снизу литосферную мантию. Образование нижней коры в задуговых морях, по-видимому, происходило по сходному сценарию, но осложнялось процессами в зоне субдукции.

 

Технология космической геодезии впервые использована для изучения межсейсмических, косейсмических и постсейсмических процессов в земной коре Горного Алтая с 2000 по 2017 г. Показано место Горного Алтая в полях смещений и деформаций Азии. Получены поля 3D смещений перед Чуйским землетрясением (27.09.2003г., М=7.3), произошедшим в южной части Алтайской GPS-сети (от 49° до 55° с.ш. и от 81° до 89° в.д.). Выделено аномальное поведение в ориентации смещений, в распределении скоростей и деформаций в зоне будущего землетрясения. В эпоху косейсмических смещений получено распределение смещений, соответствующее правостороннему сдвигу на вертикальном разрыве. С использованием экспериментальных данных (изменение смещения от 0.3 м в 14 км от разрыва до 0.02 м в 84 км) и упругой модели получена оценка глубины разрыва (8–10 км). Исследовано поле косейсмических деформаций. Для постсейсмического этапа (2004–2017 гг.) выделяются смещения в эпицентральной зоне. Они повторяют правостороннее движение (скорость 2 мм/год) на разрыве, что позволило рассмотреть двухслойные вязкоупругие модели, оценить вязкость нижней коры (6×10¹⁹–3×10²⁰ Па×с) и мощность упругой верхней (25 км). Проанализированы современные движения Горного Алтая вне области Чуйского землетрясения. Величина современных горизонтальных смещений составила 1.1 мм/год при направлении на ССЗ (–30°). Скорость смещения оказалась более чем в два раза меньше значений скоростей перед землетрясением.

 

Получены детальные оценки затухания S-волн и коды в земной коре и верхней мантии Южнобайкальской рифтовой впадины: значения сейсмической добротности (Q_S и Q_C), частотного параметра (n), коэффициента затухания (δ), общего затухания (Q_T), а также проведена оценка вклада двух компонент затухания – внутреннего затухания (Q_i) и затухания вследствие рассеяния на неоднородностях среды (Q_SC) – в общее затухание. Оценены размеры неоднородностей блоковой среды, оказывающих влияние на затухание сейсмических волн в различных частотных диапазонах. Сравнительный анализ поля затухания сейсмических волн игеолого-геофизических характеристик среды показывает существование прямой связи между затуханием, составом и активными процессами в земной коре и мантии региона. Оценка вклада внутреннего затухания (Q_i) и затухания вследствие рассеяния сейсмических волн на неоднородностях среды (Q_SC) в общее затухание для рассматриваемого региона в целом выявила доминирующую роль внутреннего затухания при увеличении вклада рассеянной компоненты затухания Qsc в областях крупных активных разломов.

 

Курайская впадина Горного Алтая расположена в районе с высокой сейсмической активностью. Очаговая зона Чуйского землетрясения 2003 г. с М=7.3 захватила и Курайскую впадину. Землетрясение сопровождается длительным еще не завершенным афтершоковым процессом с вероятностью крупных событий. Сейсмологические наблюдения последних 15 лет после разрушительного землетрясения свидетельствуют о напряженном состоянии впадины. В настоящее время накоплен значительный объем полевых данных, полученных комплексом электромагнитных методов постоянного и переменного тока (зондирование становлением электромагнитного поля, вертикальное электрическое зондирование, электротомография). Методика интерпретации, основанная на инверсии данных с использованием комплекса методов, позволяет выбрать оптимальные модели, повышает достоверность и информативность исследования. По сейсмологическим данным были выделены зоны концентрации сейсмических событий в Курайской впадине на границе южного горного обрамления. Целью работы является определение и уточнение геоэлектрического строения южных прогибов на границе с горным обрамлением с учетом сейсмологических данных. Впервые построен разрез Юго-Западного прогиба, подтверждены широтные разломные границы Ештыкельского грабена. Сопоставление электромагнитных и сейсмологических данных за 2015 г. показало, что эпицентры землетрясений приурочены в основном к разломным зонам субмеридионального простирания. Таким образом, в результате исследования установлено, что большая часть землетрясений сосредоточена в Юго-Западном прогибе в активных разломных структурах, разделяющих разноглубинные блоки, выделенные по данным геоэлектрики. Показано, что южные предгорные прогибы Курайской впадины пересекают многочисленные разрывные нарушения как широтного, так и субмеридионального простирания.

Н.А. Флоренсов являлся одним из основоположников развития теоретических основ структурной геоморфологии. Им был открыт закон круговорота вещества земной коры в виде периодически возникающего литодинамического потока, в цикле развития которого наблюдаются две главные фазы – восходящей и нисходящей геодинамики. Авторы статьи выделяют еще и третью фазу – стабилизации. Внешним отображением этого процесса являются морфологические типы гор. В условиях внутриконтинентального орогенеза Н.А. Флоренсов выделял два основных типа: конструктивный и деструктивный. Разрабатывая данную концепцию, Николай Александрович решил ряд теоретико-философских задач о неразрывной связи рельефа со структурой геологического субстрата, его геодинамикой и, как следствие этого, предложил рассматривать их связь как смену геоморфологических формаций во времени и пространстве. Оценивая значение научного творчества Н.А. Флоренсова в целом, авторы статьи считают, что оно соизмеримо с таковым других великих геоморфологов конца XIX–XX вв., таких как В.М. Дэвис, В. Пенк, С.С. Шульц, И.П. Герасимов и Л. Кинг.