научная статья по теме ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ МОРЯ АМУДСЕНА, ЗАПАДНАЯ АНТАРКТИКА, ЮЖНЫЙ ОКЕАН Геофизика

Текст научной статьи на тему «ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ МОРЯ АМУДСЕНА, ЗАПАДНАЯ АНТАРКТИКА, ЮЖНЫЙ ОКЕАН»

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2010, № 10, с. 62-71

УДК 551.242.2

ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ МОРЯ АМУНДСЕНА, ЗАПАДНАЯ АНТАРКТИКА, ЮЖНЫЙ ОКЕАН

© 2010 г. Д. Е.Тетерин

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, г. Москва Поступила в редакцию 08.04.2009 г.

В основе работы результаты геолого-геофизических исследований проводившихся в пределах континентальной окраины моря Амундсена во время морских экспедиций немецкого НИС "Polarstern". В ходе проведенного анализа и интерпретации новых данных совместно с накопленной к настоящему времени геолого-геофизической информацией для этого региона установлено, что переходная зона моря Амундсена формировалась как пассивная окраина атлантического типа с конца позднего мела до настоящего времени. Значительное влияние на ход тектоно-магматической эволюции континентальной окраины оказала активность мантийного плюма, приведшая к деструкции континентального и океанического фундамента, а также к образованию группы подводных гор Мэри Берд.

ВВЕДЕНИЕ

Море Амундсена - окраинное море Тихого океана, омывающее берега Западной Антарктиды. Со стороны океанического ложа с востока акваторию отделяет система разломов Петра I — Жерлаша, а на западе берега залива Росса (рис. 1) По региональным морфологическим особенностям рельефа переходную зону моря Амундсена можно отнести к пассивному типу окраин. Однако до настоящего времени вопрос о ранней эволюции этой окраины, а соответственно и об ее генетическом типе (эпирифтовом, эпитрансформ-ном или эписубдукционном) оставался открытым, ввиду слабой изученности региона. Вместе с тем, знания о закономерностях формирования и развития переходной зоны играют ключевую роль в понимании геодинамики всей южной части Тихого океана. В этой статье рассмотрены новые детали строения рельефа, осадочного чехла и фундамента, полученные во время морских геолого-геофизических экспедиций немецкого НИС "Polarstern", в рейсах АНТ-11/3, АНТ 18/5 и АНТ-23/4 соответственно в 1994, 2001 и 2006 годах, позволяющие более определенно судить о генетическом типе континентальной окраины моря Амундсена.

ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Систематических геофизических исследований в пределах труднодоступного района окраины моря Амундсена до середины 90-х годов почти не проводилось. Можно отметить лишь несколько работ, в которых получены существенные результаты. По данным батиметрической съемки в районе группы подводных гор Мэри Берд во время экспедиции НИС "Palmer" получены приблизительные оцен-

ки возраста и предложена возможная природа возникновения возвышенностей [Feldberg, 1997]. В этом же районе вдоль профиля, проложенного в субширотном направлении в пределах континентального подножия моря Амундсена, японским НИС "Hakurei-Maru" проводились комплексные геофизические исследования, включавшие гравиметрические, магнитометрические наблюдения, изучение теплового потока и сейсмопрофи-лирование. В результате этих работ был выявлен сложный, фрагментированный рельеф акустического фундамента, отдельные возвышения которого несогласно перекрыты толщей осадочных отложений [Ymaguchi et al., 1988]. В работах [Prest-vik, Duncan, 1991; Hart et al., 1995; Hagen et al., 1998] проводилось изучение состава и сравнительный анализ щелочных базальтов острова Петра I, подводных гор Жерлаша, гор Джонса и Земли Мэри Берд, была предложена возможная природа происхождения этих вулканов.

Наиболее существенный вклад в изучение этого региона внесли геолого-геофизические экспедиции НИС "Polarstern". Комплекс исследований включал многолучевое эхолотирование, многоканальное сейсмическое профилирование, глубинное сейсмическое зондирование, гравиметрические и аэромагнитные измерения, а так же отбор геологических образцов с помощью драги, дночерпателя, грунтовых трубок и тралов. Основные задачи этих экспедиций состояли в изучении подводного рельефа, структуры осадочного чехла, фундамента и глубинного строения переходной зоны моря Амундсена, группы подводных гор Мэри Берд, района острова Петра I, обширной шельфовой зоны залива Pine Island. В результате этих исследований были получены новые факты о строении и истории развития этого региона. Для отдельных периодов исто-

60°S

65°S

70°S

75°S

140°W 130°W 120°W 110°W 100°W 90°W

км

0 500 1000

3

4

5

Рис. 1. Карта аномального гравитационного поля в редукции в свободном воздухе, построенная по данным спутниковой альтиметрии, Проекция Меркатора, главная параллель 60°S [Sandwell, Smith, 1997]. Условные обозначения: 1 — положение гравиметрических профилей; 2 — границы древней континентальной рифтовой системы; 3 — палеотранс-формная граница между Антарктической плитой и микроплитой Беллинсгаузен; 4 — местоположение больших вулканов Земли Мэри Берд; 5 — местоположение магматических образований перекрытых осадочными отложениями; ГАП — Гравитационная Аномалия Павлина.

рии были дополнены и уточнены построенные ранее модели палеотектонической реконструкции, выделены различия тектонического строения окраин морей Беллинсгаузена и Амундсена.

МОРФОСТРУКТУРА РЕЛЬЕФА И ФУНДАМЕНТА

В рельефе континентальной окраины моря Амундсена можно выделить типичные для переходных зон пассивного типа элементы — зону шельфа, континентальный склон и континентальное подножие (рис. 2). Ширина шельфовой зоны варьирует в пределах 100 км со стороны ост-

рова Терстон и берегов Земли Мери Берд. В заливе Pine Island, расположенном между западными берегами острова Терстон и восточными берегами Земли Мери Берд, ширина шельфа достигает 400 км. Уклон континентального склона составляет около 2°—3°, глубина океанического подножия, на участке между 90°W и 110°W, возрастает до 4000 м и уменьшается до 3000 м к западу от 110°W напротив берегов Земли Мэри Берд. Глубина кромки шельфа варьирует в пределах 450—500 м и со стороны залива Pine Island кромка шельфа имеет незначительный по амплитуде и протяженный, около 700 км, выступ в направлении океанического ложа.

Море Амундсена

$> г

69°S -

. Мери Берд

' £ "Ci? « 9

72°S h

-3000

возв. Хуберта Миллера

-щ,

à

о. Терстон

w

Залив Pine Island

i4, v. . «J V . I

•/v.

Земля Мэри Берд

75°S -

130oW 1250W 120oW 115°^ 110oW 105oW 100oW 950W

км

I I I

0 500 1000

Рис. 2. Батиметрическая карта моря Амундсена по [№1зсЬе е! а1., 2007]. Проекция Меркатора, главная параллель 70^. Сечение изобат 200 метров.

На рис. 3 показан профиль многоканального сейсмического профилирования AWI 94050 (соответствует гравиметрическому профилю № 3, рис. 1), который пересекает континентальную окраину моря Амундсена с юга на север около 120oW [Международный..., 2003]. Профиль разделяется на южную и северную части мощным (около 70 км в основании) конусообразным возвышением фундамента, внедряющимся в толщи осадочных отложений и выходящим на поверхность океанического дна в виде небольшой подводной горы. Разрез для южной части профиля характеризуется спокойным рельефом кровли фундамента и горизонтально слоистой структурой осадочного чехла. Напротив, строение северной части (расположенной ближе к подводным горам Мэри Берд) характеризуется сложным раздробленным рельефом кровли океанического фундамента, который отражается в строении нижней толщи осадочных отложений. Конусообразные и трапецевидные возвышения кровли фундамента, прорывающие толщу осадочных отложений, наблюдаются также на участках между 0—35 км и 55—60 км, на соседнем сейсмическом

профиле AWI 20060200 (соответствует гравиметрическому профилю № 3, рис. 1).

Сейсмический профиль AWI 20060100 (соответствует гравиметрическому профилю № 4, рис. 1) пройден в пределах шельфа залива Pine Island, между 110°—115°W Значительные помехи, связанные со сложной ледовой обстановкой во время проведения работ, не позволили получить временные разрезы многоканального сейсмопрофилирования удовлетворительного качества. Лишь на отдельных фрагментах записи удалось выявить некоторые особенности строения верхней части разреза. В начале профиля были выделены незначительные по мощности (около 200 метров) осадки, перекрывающие наклонно залегающие с углом падения 10°—15° слои предположительно метаморфизо-ванных осадочных отложений имеющих северо-восточное простирание. Помимо сейсмопрофили-рования методом отраженных волн, в пределах этого профиля проводились исследования методом преломленных волн с использованием донных сейсмических станций для изучения скоростных

Рис. 3. Профиль многоканального сейсмического профилирования AWI 94050 пройденый вкрест континентального склона моря Амундсена [Международный 2003].

характеристик среды. Результаты показали, что мощность коры в этом районе составляет 22—23 км. Под слоем осадков, в которых скорость распространения продольных волн составляет 2.0—3.5 км/с, в породах фундамента определяются два слоя с сейсмическими скоростями 5.0—6.2 км/с и 6.4—6.9 км/с, а так же на глубине 22—23 км слой со скоростью 7.9— 8.0 км/с, характерной для пород верхней мантии [воШ ег а1., 2007].

ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ И ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ

К западу от 95^ отмечается заметный разброс интенсивности полюсов аномалии Гельмерта (рис. 1). Амплитуда отрицательного экстремума меняется от —30 до —70 мГал, амплитуда положительного экстремума — от 50 до 100 мГал, расстояние между экстремумами составляет от 120 до 160 км. Средний уровень поля в пределах континентального подножия колеблется в пределах от 0 до —10 мГал. Особенности глубинного строения переходной зоны моря Амундсена можно наблюдать на плотност-ных моделях для профилей № 1—4 пересекающих континентальную окраину в субмеридиональном направлении (рис. 4—рис. 7).

Профиль № 1 пересекает континентальную окраину моря Амундсена с юго-запада на северо-восток около 105^ и имеет протяженность 450 км (рис. 4). Глубина кромки шельфа 0.52 км, континентального подножия 4.1 км, уклон континентального склона около 2°. Плотность пород первого осадочного слоя 2 г/см3, второго 2.3 г/см3. Мощность осадочной толщи меняется от 2 км в пределах континентального склона до 5 км в пределах континентального подножия, на континентальной части окраины примерно в 100 км от кромки шельфа оса-

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.

Показать целиком