Строение спрединговых хребтов в районе Исландии в условиях асимметричного влияния плюма (физическое моделирование)

Исландия и прилегающие спрединговые хребты находятся под значительным плюмовым влиянием, что проявляется в изменении рельефа, а также в структуре хребтов и сдвиговых зон. Воздействие плюма уменьшается при удалении от его центра, однако, наблюдается асимметрия, которая отмечается в рельефе, гравитационном поле, а также в различных структурных комплексах спрединговых хребтов и рифтовых зон к северу и к югу от центра плюма. На основе физического моделирования предлагается модель, демонстрирующая влияние асимметрии плюма на формирование спрединговых и сдвиговых структур. Результаты моделирования показывают значительно большую асимметрию плюмового воздействия на спрединговые хребты и трансформные зоны рядом с Исландией, чем на рифтовые зоны в ее пределах. Это связано с увеличением расстояния от центра термической аномалии и, соответственно, большим контрастом в тепловом поле модели. Схожие результаты наблюдаются и в природных условиях. Рельеф и гравитационное поле изменяются быстрее при удалении от центра плюма в случае хребта Колбенсей в сравнении с хребтом Рейкьянес. Предполагается, что наблюдаемая плюмовая асимметрия во многом обусловлена конфигурацией плюмового вещества в верхней мантии и его динамикой, тогда как кинематика хребтов играет вторичную роль. Крупные сдвиговые зоны не оказывают существенного воздействия на плюмовую асимметрию, напротив, их различное строение может быть обусловлено асимметрией плюма.

1. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П. Структурообразование в рифтовых зонах и поперечных смещениях осей спрединга по результатам физического моделирования // Физика Земли. 2010. № 5. С. 49–55.

2. Дубинин Е.П., Кохан А.В., Сущевская Н.М. Тектоника и магматизм ультрамедленных спрединговых хребтов // Геотектоника. 2013. № 3. С. 3–30.

3. Кохан А.В. Морфология рифтовых зон ультрамед ленного спрединга (хребты Рейкьянес, Книповича и Гаккеля) // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2013. № 2. С. 61–69.

4. Кохан А.В. Тектоника и геодинамика ультрамедленных спрединговых хребтов: Дисс. … к. г.-м. н. М., 2012. 242 с.

5. Кохан А.В., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л. Геодинамические особенности структурообразования в спрединговых хребтах Арктики и Полярной Атлантики // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012. № 1. Вып. 19. С. 59–77.

6. Шеменда А.И. Критерии подобия при механическом моделировании тектонических процессов // Геология и геофизика. 1983. № 10. С. 10–19.

7. Abelson M., Agnon A. Mechanics of oblique spreading and ridge segmentation // Earth and Planetary Science Letters. 1997. Vol. 148, Iss. 3–4. P. 405–421.

8. Abelson M., Agnon A. Hotspot activity and plume pulses recorded by geometry of spreading axes // Earth and Planetary Science Letters. 2001. Vol. 189, Iss. 1–2. P. 31–47.

9. Blichert-Toft J., Agranier A., Andres M., et al. Geochemical segmentation of the Mid-Atlantic Ridge north of Iceland and ridge–hot spot interaction in the North Atlantic // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2005. Vol. 6. Q01E19.

10. Blischke A., Brandsdóttir B., Stoker M.S., et al. Seismic vol canostratigraphy: The key to resolving the Jan Mayen micro continent and Iceland Plateau Rift evolution // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2022. Vol. 23. e2021GC009948.

11. Blischke A., Gaina C., Hopper J.R., et al. The Jan Mayen microcontinent: an update of its architecture, structural devel opment and role during the transition from the Ægir Ridge to the mid-oceanic Kolbeinsey Ridge // The NE Atlantic Region. A Reappraisal of Crustal Structure, Tectonostratigraphy and Magmatic Evolution / Eds. G. Péron-Pinvidic et al. Geolog ical Society, London, Special Publications. 2017. Vol. 447. P. 299–337.

12. Bogoliubskii V.A., Dubinin E.P., Grokholsky A.L. Transform faults and non-transform discontinuities of the western south-west Indian Ridge: Experimental modeling // Geotectonics. 2025a. Vol. 59, N 1. P. 83–99.

13. Bogoliubskii V.A., Dubinin E.P., Grokholsky A.L., Kokhan A.V. Evolution and Geodynamics of Transform Zones Between Icelandic Rift Zones and Reykjanes and Kolbeinsey Spreading Ridges // Geological Journal. 2025b. Vol. 60, N 10. P. 2485–2513.

14. Bonvalot S., Briais A., Kuhn M., et al. Global grids: World Gravity Map (WGM2012). Bureau Gravimetrique International. DOI: 10.18168/bgi.23

15. Celli N.L., Lebedev S., Schaeffer A.J., Gaina C. The tilted Iceland Plume and its effect on the North Atlantic evolution and magmatism // Earth and Planetary Science Letters. 2021. Vol. 569. 117048.

16. Clifton A.E., Paglia C., Jónsdóttir J.F., et al. Surface effects of triggered fault slip on Reykjanes Peninsula, SW Iceland // Tectonophysics. 2003. Vol. 369. P. 145–154.

17. Darbyshire F.A., White R.S., Priestley K.F. Structure of the crust and uppermost mantle of Iceland from a combined seis mic and gravity study // Earth and Planetary Science Letters. 2000. Vol. 181, Iss. 3. P. 409–428.

18. Debayle E., Dubuffet F., Durand S. An automatically updat ed S-wave model of the upper mantle and the depth extent of azimuthal anisotropy // Geophysical Research Letters. 2016. Vol. 43, N 2. P. 674–682.

19. Einarsson P. Plate boundaries, rifts and transforms in Iceland // Jökull. 2008. Vol. 58. P. 35–58.

20. Eiríksson J., Guðmundsson A.I., Símonarson L.A., et al. The Evolution of the Tjörnes Sedimentary Basin in Relation to the Tjörnes Fracture Zone and the Geological Structure of Iceland // Pacific-Atlantic Mollusc Migration. Pliocene Inter-Ocean Gateway Archives on Tjörnes, North Iceland / Eds. J. Eiríksson, L.A. Símonarson. Springer Nature Switzerland AG, Cham, Switzerland. 2021. P. 37–57.

21. Foulger G.R., Pritchard M.J., Julian B.R., et al. Seismic to mography shows that upwelling beneath Iceland is confined to the upper mantle // Geophysical Journal International. 2001. Vol. 146, N 2. P. 504–530.

22. Furmall A.V. Melt production and ridge geometry over past 10 Myr on the Southern Kolbeinsey Ridge, Iceland // Master of Science thesis. Department of Geological Sciences and the Graduate School of the University of Oregon. 2010. 105 p.

23. Green R.G., White R.S., Greenfield T. Motion in the north Iceland volcanic rift zone accommodated by bookshelf faul ting // Nature Geoscience. 2014. Vol. 7. P. 29–33. GEBCO Compilation Group. GEBCO 2025 Grid. 2025. DOI: 10.5285/37c52e96-24ea-67ce-e063-7086abc05f29

24. Hey R., Martinez F., Höskuldsson Á., Benediktsdóttir Á. Propagating rift model for the V-shaped ridges south of Ice land // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2010. Vol. 11. Q03011.

25. Hjartardóttir Á.R., Einarsson P., Magnúsdóttir S., et al. Fracture systems of the Northern Volcanic Rift Zone, Iceland: an onshore part of the Mid-Atlantic plate boundary // Geo logical Society, London, Special Publications. 2016. Vol. 420. P. 297–314.

26. Hooft E.E.E., Brandsdóttir B., Mjelde R., et al. Asymmetric plume-ridge interaction around Iceland: The Kolbeinsey Ridge Iceland Seismic Experiment // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. Vol. 7. Q05015.

27. Howell S.M., Ito G., Breivik A.J., et al. The origin of the asymmetry in the Iceland hotspot along the Mid-Atlantic Ridge from continental breakup to present-day // Earth and Planetary Science Letters. 2014. Vol. 392. P. 143–153.

28. Karson J.A. The Iceland Plate Boundary Zone: Propagating Rifts, Migrating Transforms, and Rift-Parallel Strike-Slip Faults // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2017. Vol. 18. P. 4043–4054.

29. Karson J.A., Brandsdóttir B., Einarsson P., et al. Evolution of migrating transform faults in anisotropic oceanic crust: examples from Iceland // Canadian Journal of Earth Sciences. 2019. Vol. 56, N 12. P. 1297–1308.

30. Kimbell G.S., Ritchie J.D., Johnson H., Gatliff R.W. Controls on the structure and evolution of the NE Atlantic margin re vealed by regional potential field imaging and 3D modelling // Geological Society, London, Petroleum Geology Conference Series. 2005. Vol. 6. P. 933–945.

31. Le Breton E., Cobbold P.R., Dauteuil O., Lewis G. Variations in amount and direction of seafloor spreading along the northeast Atlantic Ocean and resulting deformation of the continental margin of northwest Europe // Tectonics. 2012. Vol. 31. TC5006.

32. Le Saout M., Pałgan D., Devey C.W., et al. Variations in volcanism and tectonics along the hotspot-influenced Reyk janes Ridge // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2023. Vol. 24. e2022GC010788.

33. Marquart G. Interpretation of geoid anomalies around the Iceland hotspot // Geophysical Journal International. 1991. Vol. 106, N 1. P. 149–160.

34. Meyer R., van Wijk J., Gernigon L. The North Atlantic Igneous Province: A review of models for its formation // Plates, plumes, and planetary processes: Geological Society of America Special Paper. 2007. Vol. 430. P. 525–552.

35. Mjelde R., Breivik A.J., Raum T., et al. Magmatic and tectonic evolution of the North Atlantic // Journal of the Geological Society, London. 2008. Vol. 165. P. 31–42.

36. Panasiuk S.L., Anderson M.O., Bormann K., et al. Tec tono-magmatic evolution of the southern Reykjanes Ridge, North Atlantic, from ~11 M.y. to present // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2025. Vol. 26. e2024GC011847.

37. Parnell-Turner A.N., White N.J., Maclennan J., et al. Crustal manifestations of a hot transient pulse at 60°N beneath the Mid-Atlantic Ridge // Earth and Planetary Science Letters. 2013. Vol. 363. P. 109–120. Rickers F., Fichtner A., Trampert J. The Iceland-Jan Mayen plume system and its impact on mantle dynamics in the North Atlantic region: evidence from full-waveform inversion // Earth and Planetary Science Letters. 2013. Vol. 367. P. 39–51.

38. Ruedas T., Marquart G., Schmeling H. Iceland: The current picture of a ridge-centred mantle plume // Mantle plumes — A multidisciplinary approach / Eds. J.R.R. Ritter, U.R. Chris tensen. Springer. 2007. P. 71–126.

39. Sandwell D.T., Müller R.D., Smith W.H.F., et al. New global marine gravity model from CryoSat-2 and Jason-1 reveals buried tectonic structure // Science. 2014. Vol. 346, N 6205. P. 65–67.

40. Schaeffer A.J., Lebedev S. Global shear speed structure of the upper mantle and transition zone // Geophysical Journal International. 2013. Vol. 194, N 1. P. 417–449.

41. Seton M., Müller R.D., Zahirovic S., et al. A global data set of present-day oceanic crustal age and seafloor spreading parameters // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2020. Vol. 21. e2020GC009214.

42. Sigmundsson F. Iceland Geodynamics / Crustal Defor mation and Divergent Plate Tectonics / Ed. by P. Blondel. Springer. 2006. 247 p.

43. Shemenda A.I., Grokholsky A.L. A formation and evolution of overlapping spreading centers (constrained on the basis of physical modelling) // Tectonophysics. 1991. Vol. 199. P. 389–404.

44. Shemenda A.I., Grocholsky A.L. Physical modeling of slow seafloor spreading // Journal of Geophysical Research. 1994. Vol. 99, N B5. P. 9137–9153.

45. Shen Y., Solomon S.C., Bjarnason I.Th., et al. Seismic evidence for a tilted mantle plume and north–south mantle flow beneath Iceland // Earth and Planetary Science Letters. 2002. Vol. 197, Iss. 3–4. P. 261–272.

46. Shorttle O., Maclennan J., Jones S.M. Control of the symmetry of plume-ridge interaction by spreading ridge geometry // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2010. Vol. 11. Q0AC05.

47. Shorttle O., Maclennan J., Piotrowski A.M. Geochemical provincialism in the Iceland plume // Geochimica et Cosmo chimica Acta. 2013. Vol. 122. P. 363–397.

48. Special protection of ecological systems and geoheritage. 1 : 50 000. Reykjavík: Icelandic Institute of Natural History, 2019.

49. Yeo I.A., Devey C.W., LeBas T.P., et al. Segment-scale volcanic episodicity: Evidence from the North Kolbeinsey Ridge, Atlantic // Earth and Planetary Science Letters. 2016. Vol. 439. P. 81–87.