ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 3, с. 396-405
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БАССЕЙНА ПРОЛИВА БРАНСФИЛД
© 2014 г. Ал. А. Шрейдер1, А. А. Шрейдер2, Е. И. Евсенко2
1 ООО "НИИгазэкономика ", Москва e-mail: aschr@ocean.ru 2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва Поступила в редакцию 20.04.2012 г., после доработки 19.02.2013 г.
Изучение осадочного тела пролива Брансфилд позволяет выделить несколько осадочных комплексов, построить первую электронную карту-схему акустического фундамента и выявить четыре этапа эволюции его дна, что обновляет известные ранее представления о формировании пролива. На первом этапе происходило наращивание растягивающих напряжений, сопровождавшихся локальными расколами континентальной коры на периферии Антарктического полуострова. На втором этапе севернее Антарктического полуострова сформировалась грабенообразная структура с заполнением ее осадками нижнего стратиграфического комплекса. В течение третьего этапа продолжающиеся процессы растяжения привели к интенсивной эксплозивной активности растущих вулканических сооружений и заполнению грабена осадками среднего сейсмостратиграфического комплекса. Четвертый, продолжающийся до настоящего времени, этап характеризуется квазилинейной локализацией основных центров вулканической активности в полосе ближе к Южно-Шетландским островам и формированием верхнего сейсмостратиграфического комплекса осадков. Эволюция дна пролива Брансфилд отражает процесс проникновения за последние миллионы лет области разрастания Американо-Антарктического хребта в континентальную литосферу Антарктического полуострова.
DOI: 10.7868/S0030157414020233
ВВЕДЕНИЕ
Геолого-геофизические исследования последних десятилетий, проведенные в районе Антарктического полуострова, позволили получить сведения о геодинамике литосферных плит этого района [6-10, 13, 26, 28, 30, 33, 34, 38-40, 42, 50, 51 и др.].
Согласно им, на юго-востоке Тихого океана существовала литосферная плита Феникс, которая являлась одной из наибольших по размерам плит Пацифики. Она формировалась, начиная с юрского времени, с последующим погружением в зоны субдукции. В настоящее время остался небольшой участок плиты Феникс, ограниченный палеоосью спрединга хребта Феникс, зоной суб-дукции в Южно-Шетландском желобе и трансформными разломами Хиро и Шеклтон. Палео-ось спрединга отмерла во время или сразу после формирования аномалии С2А [7, 41]. Вместе с тем продолжающаяся субдукция плиты Феникс в области Южно-Шетландского желоба [4, 9, 14, 51 и др.] привела к формированию структур растяжения и рифтогенеза в проливе Брансфилд.
Пролив Брансфилд представляет собою узкий вытянутый в северо-восточном направлении активный рифтовый трог между Антарктическим полуостровом и Южно-Шетландскими островами (рис. 1). Он в целом асимметричен и его наибольшие глубины приурочены к северной части пролива, где наблюдается и наибольшая крутизна
склонов. Дно пролива распадается на три относительно непротяженные впадины с глубинами до 1.5-2 км, разделенные порогами примерно вдвое меньшей глубины. Исследователи отмечали крайнюю скудность имеющихся геолого-геофизических материалов, не позволявшую уверенно анализировать вопросы тектонической эволюции дна пролива (например, [21]). В изучении вопросов его палеогеодинамики существенную помощь может оказать комплексное изучение доступных геолого-геофизических материалов по геоморфологии дна, структуре осадочной толщи и акустическому фундаменту в области пролива, чему и посвящена настоящая работа.
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
В настоящее время известны два типа карт рельефа дна для региона, заключенного между Южной Америкой и Антарктическим полуостровом, основанные на разных принципах своего составления. К первому типу относятся карты ГЕБКО, которые обобщают все известные эхо-лотные профили вдоль маршрутов следования специализированных исследовательских судов (например, [1, 2 и др.]). Ко второму типу относятся топографические карты дна, основанные на интеграции данных эхолотных промеров и спутниковой альтиметрии [48 и др.]. Спутниковые
£
'Южно-Американская плита
о. Элефант
о. Кларенс
плита Скотия
[плита 'Феникс
о. Гиббс
Антарктическая плита\ \
Антарктическая плита
нтарктическии |0 п-ов .
Джорж
о. Бриджмен
Восточная впадина
о. Нельсон О' о. Роберт С\
о. Гринвич
Ливингстон
Центральная впадина
чооо—впа-
Рис. 1. Схема рельефа дна пролива Брансфилд по [1, 24, 35, 52 ] с упрощением. Глубины в м. На врезке показано положение района исследований.
и>
чо
трассы относительно равномерно покрывают район исследований, позволяя в настоящее время строить карты с разрешением в 0.5 мили, а часто и даже с большим разрешением. Наиболее современной версией такой карты следует признать вариант, основанный на пространственном полуминутном осреднении результатов расчетов математической модели рельефа дна [52]. Вместе с тем, сравнение карт рельефа дна ГЕБКО и таковых, основанных на спутниковой альтиметрии, свидетельствует об их несовпадении.
В работе [8] выполнено сравнение данных современных электронных версий обоих типов карт в точках реальных эхолотных измерений вдоль профилей испанского научно-исследовательского судна "Гесперидас" на западе моря Скотия в районе, примыкающем к проливу Брансфилд, полученных с помощью цифрового эхолота SIMRAD EM 12. Такое же сравнение было проведено вдоль двух профилей НИС "Гесперидас" в проливе Брансфилд, любезно предоставленных испанской стороной. Океанографические поправки в первичные данные наблюдений эхолотом были внесены испанской стороной по специализированным программам, разработанным в университете Нью-Брунс-вика (Великобритания) для конкретных условий региона моря Скотия. Визуальное сравнение свидетельствует, что более близкими к реальным эхо-лотным данным являются данные карты спутниковой альтиметрии.
Об этом же свидетельствует статистическая обработка величин расхождений между эхолот-ными данными и электронными значениями альтиметрии и ГЕБКО в точках измерений глубин эхолотом. Среднее отклонение в 1967 точках для данных альтиметрии по модулю составляет 72 м при максимальном расхождении в 631 м, тогда как для данных карты ГЕБКО оно превосходит 179 м при максимальном расхождении в 1924 м. Величина медианы распределения равна в первом случае 49 м, а во втором она превосходит значение 120 м. Тем самым, данные электронной карты дна, основанной на интеграции результатов эхолотных промеров и спутниковой альтиметрии (данные карты предиктрельефа), более полно отражают особенности поведения рельефа дна на западе моря Скотия и в проливе Бранс-филд, чем таковые по данным ГЕБКО. Следует отметить, что в литературе дискутируется вопрос о том, чтобы в ближайшем будущем создать синтетическую базу данных, которая будет объединять лучшие достижения обоих подходов в представлении сведений о батиметрии морского дна [8, 45, 47 и др.]. Предполагается, что новая база данных будет охватывать и полярные районы Мирового океана.
Цифровая база данных общей мощности осадков для пролива Брансфилд является частью
цифровой базы Мирового океана и шельфовых морей, которая была собрана американским Национальным Геофизическим Центром Данных NOAA по результатам исследований вдоль профилей нерерывного сейсмсического профилирования, а так же сейсмических данных и карт изопахит, доступных как часть Международных геологического-геофизических Атласов [1, 2, 18, 19, 36, 44 и др.]. В частности, контурные карты изопахит для юго-востока Пацифики были переведены в цифровую форму и затем гридированы в NOAA с интервалом сетки 5 х 5 минут дуги с дальнейшим использованием алгоритма сглаживания сплайнами в соответствии с работой [49].
При анализе сейсмических параметров осадочного слоя необходимо отметить, что в работе [34] в верхней части разреза осадков, подстилающих дно пролива Брансфилд, выделены породы со скоростями сейсмических продольных волн 1.9—2.3 км/с, которые трактовались как пеплы и неконсолидированные осадки. Ниже залегают породы со скоростями 4.1—4.3 км/с, которые были идентифицированы как вулканические. В работе [35] диапазон скоростей сейсмических волн для верхнего осадочного слоя был сужен до интервала 1.9—2.2 км/с. Подстилающие породы характеризовались скоростями 4.0—4.2 км/с и соотносились с более древними и, тем самым, более консолидированными осадками и лавами.
Результаты исследований последних лет [4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 29, 31, 32, 41, 43, 46 и др.] в совокупности с изложенными выше данными позволяют обновить представления о рельефе дна, мощностях осадков и построить первую цифровую карту акустического фундамента районов пролива.
ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ ДНА
Геоморфологически пролив Брансфилд состоит [24, 25, 32, 46 и др.] из нескольких впадин, разделенных перемычками. На западе пролива расположена Западная впадина Брансфилд. Она отделяется перемычкой в районе острова Десепшн от Центральной впадины Брансфилд, на севере которой находится небольшая впадина Кинг—Джорж. Далее на восток в районе острова Бриджмен Центральная впадина Брансфилд посредством порога соединяется с Восточной впадиной Брансфилд (рис. 1).
Западная впадина вытянута на 130 км при ширине в 70 км и имеет максимальную глубину около 1.3 км на южной периферии пролива Бойд. В работах [31, 32] показано, что она имеет относительно простое строение дна, лишенного значительных подводных гор. Восточная впадина протягивается на 150 км при общей ширине более 40 км и имеет максимальную глубину более 2.7 км.
гора Экс
поднятие Три сестры
(а)
гора Орка хребет Хук
61°
60°
59°
58°
57°
56°
55° з.д.
- 62°
I- 63° ю.ш.
Рис. 2. Батиметрия (в метрах) подводных гор (а) и географическое положение (б) этих и других подводных гор во впадинах пролива Брансфилд по [15, 20, 24, 31, 32] с изменениями. Показаны направления растягивающих напряжений (стрелки) и разломы (короткие отрезки прямых линий).
В ней выявлены несколько небольших ромбовидных впадин — трогов, разделенных рядом относительно невысоких, лишенных какого-либо осадочного покрова вулканических конусов, расположенных в основно
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.