научная статья по теме ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПРОЛИВА ДРЕЙКА В ПОСТМИОЦЕНОВСКОЕ ВРЕМЯ, ЗАПАДНАЯ АНТАРКТИКА, ЮЖНЫЙ ОКЕАН Геофизика

Текст научной статьи на тему «ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПРОЛИВА ДРЕЙКА В ПОСТМИОЦЕНОВСКОЕ ВРЕМЯ, ЗАПАДНАЯ АНТАРКТИКА, ЮЖНЫЙ ОКЕАН»

УДК 551.242.2

ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПРОЛИВА ДРЕЙКА В ПОСТМИОЦЕНОВОЕ ВРЕМЯ, ЗАПАДНАЯ АНТАРКТИКА,

ЮЖНЫЙ ОКЕАН

© 2011 г. Д. Е. Тетерин

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, г. Москва Поступила в редакцию 14.04.2010 г.

В период с 1994—2006 гг. в Западной Антарктике, в пределах акваторий окраинных морей Беллинсгаузена, Амундсена, Скоша и пролива Дрейка проводились морские геолого-геофизические исследования немецкого НИС "Polarstern" и Российского НИС "Академик Борис Петров". В результате работы этих экспедиций были получены новые уникальные данные о подводном рельефе с помощью многолучевых эхолотов, выполнены измерения гравитационного и магнитного полей, проведено многоканальное сейсмическое профилирование, собраны коллекции образцов горных пород и др. В ходе проведенного анализа и интерпретации новых данных совместно с накопленной к настоящему времени геолого-геофизической информацией для района пролива Дрейка установлено, что остановка спрединга на хребте Алук 3 млн. лет назад привела к перераспределению напряжений, связанных с взаимными перемещениями плит Антарктической, Скоша и Феникс, что в свою очередь явилось причиной значительной тектонической перестройки всей переходной зоны пролива Дрейка.

ВВЕДЕНИЕ

Со стороны континента проливу Дрейка соответствует северная оконечность Антарктического полуострова, ограниченная со стороны океанического ложа с юга разломом Геро и с севера разломом Ше-клтона (рис. 1). Согласно современным палеотекто-ническим реконструкциям в пределах переходной зоны пролива Дрейка в течение последних 3 млн. лет происходит постепенное затухание процесса суб-дукции плиты Феникс под Антарктическую плиту, но реликты тектонических структур, характерных для активного типа континентальной окраины: Южно-Шетландский глубоководный желоб, аккреционная призма и вулканический хребет (архипелаг Южно-Шетландских островов), до сих пор отчетливо проявляются в морфологических элементах рельефа. Между берегами Антарктического полуострова и Южно-Шетландскими островами находится пролив Брансфилд, представляющий собой задуго-вой бассейн. У большинства исследователей рифто-генная природа бассейна не вызывает сомнений, однако модель формирования рифта до конца не ясна. По предположению [Robertson Maurice et al., 2003; Gracia et al., 1996; Galindo-Zaldivar et al., 1996; 2004] рифтовая зона возникла, главным образом, в результате отката тяжелого субдуцирующего слэба литосферы в сторону океана, вызванного резким уменьшением скорости субдукции с 6.4 см/год до 2.6 см/год, начавшееся 7.8 млн. лет назад и полной ее остановки 3.3 млн. лет назад. Альтернативная мо-

дель предполагает, что формирование рифта началось в результате продвижения тектонических деформаций со стороны хребта Южный Скоша [Klepeis, Lawver, 1996; Gonzalez-Casado et al., 2000; Удинцев и др. 1999; Fretzdorff et al., 2004]. Новые детали строения рельефа, осадочного чехла и фундамента, полученные во время морских геолого-геофизических экспедиций немецкого НИС "Polarstern" и Российского НИС "Академик Борис Петров", позволяют более определенно судить об особенностях эволюции пролива Дрейка и происхождении пролива Брансфилд.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Регулярные морские геолого-геофизические экспедиции в пределах северо-восточной части Антарктического полуострова и пролива Дрейка, начались только в середине 90-х годов прошлого столетия.

Детальные сейсмические исследования строения осадочного чехла и верхней части океанического фундамента Южно-Шетландского глубоководного желоба позволили выделить в центральной части желоба слои осадков, имеющие горизонтально-слоистую структуру и перекрывающие маломощный слой океанических отложений на дислоцированном разломами фундаменте. Была установлена характерная для акреционных призм внутренняя структура приконтинентального склона Южно-Шетландско-

го желоба, сложенного смятыми в складки осадочными отложениями, осложненными локальными разрывными нарушениями [Maldonado et al., 1994; Kim et al., 1994; 1997]. Региональные сейсмические исследования вдоль профиля, пересекающего окраину пролива Дрейка от океанического ложа до берегов моря Уэдделла, выявили сложную гетерогенную структуру фундамента, разделенного на блоки, имеющие различное тектоническое происхождение и соответствующие наиболее крупным морфологическим элементам рельефа [Trouw, Gamboa, 1992]. В результате проведения глубинного сейсмического зондирования в пределах северо-восточной окраины Антарктического полуострова были получены оценки глубин поверхности Мохо [Janik 1997; Grad et al., 1997; Janik et al., 2006], так в пределах пролива Брансфилд глубина Мохо составляет 30—32 км, под Южно-Шетландским глубоководным желобом около 12 км. Батиметрические исследования рельефа центральной части пролива Брансфилд [Canals et al., 1997] позволили получить детальную морфологическую картину цепочки подводных гор, образующих вулканический хребет вдоль осевой части бассейна. Состав базальтов, отобранных с подводных вулканов в центральной части пролива Брансфилд, характерен для базальтов срединно-океанических хребтов [Fisk 1990; Keller et al., 2002; Fretzdorff et al., 2004]. На основе изучения линейных магнитных аномалий построена детальная тектоническая эволюция Ан-тарктик-Феникс спредингового центра и плиты Феникс в течении последних 15 млн. лет [Eagles, 2003].

В рамках программы "Геодезическая инфраструктура Антарктики " в 21-ой и 29-ой экспедициях НИС "Академик Борис Петров" была создана сеть опорных геодезических пунктов на островах и побережье Антарктического полуострова. Во время работы экспедиций на этих пунктах проводились высокоточные измерения векторов горизонтальных и вертикальных перемещений блоков земной коры. В результате были выявлены различия в направлениях смещения дуги Южно-Шетландских островов (Шетландской микроплиты) и северо-восточной части Антарктического полуострова (Антарктической плиты), получены оценки скорости смещения этих блоков. В этих же экспедициях в пределах акватории моря Скоша, Южно-Шетландского глубоководного желоба, в проливе Брансфилд и на шельфе Антарктического полуострова проводился комплекс исследований, включавший многолучевое эхолоти-рование, непрерывное сейсмическое профилирование, гравиметрические измерения и отбор геологических проб с помощью драги. В 29-ом рейсе НИС "Академик Борис Петров" и в рейсе АНТ-18/5 НИС экспедициях "Polarstern" набортные гравиметрические измерения проводились автором.

На основе материалов, полученных в этих экспедициях, были построены детальные батиметрические и гравиметрические карты в различных редукциях, временные и структурные разрезы, плотностные модели для профилей, пройденных в пределах акватории моря Скоша, Беллинсгаузена и Амундсена. Предложена геодинамическая интерпретация новых деталей морфологии морского рельефа, океанического фундамента и тектонического и геологического строения исследованных областей [Удинцев и др., 1999; 2002; 2004; Булычев и др., 2002; Сущевская и др., 2002; Тетерин 2008].

Украинскими исследователями получены новые детали глубинного строения северо-восточной части Антарктического полуострова на основе использования данных 2-х мерного моделирования гравитационных и магнитных аномалий, а также сейсмической томографии [Ygorova et al., 2009]. Российскими, немецкими и украинскими учеными предложена альтернативная теории литосферных плит модель эволюции пролива Дрейка [Удинцев и др., 2010]

Большой объем морских геофизических исследований был выполнен в сопредельных окраине пролива Дрейка районах — зоне разлома Шеклтона [Vegas, 1995; Klepeis, Lawver, 1996; Maldonado et al., 2000; Galindo-Zaldivar et al., 2000], на хребте Южный Скоша [Galindo-Zaldivar et al., 1996; Trouw et al., 2000], на участке переходной зоны между юго-западной границей Южно-Шетландского желоба и окраиной Антарктического полуострова [Tomlinson et al., 1992; Jin et al., 2002; Jabaloy et al., 2003]. Магнитометрические, гравиметрические, батиметрические и сейсмические измерения позволили получить дополнительную информацию об истории развития и особенностях тектонического строения этих районов, необходимую для построения геодинамических моделей развития окраины пролива Дрейка [Gonzalez-Casado et al., 2000; Robertson Maurice et al., 2003; Gracia et al., 1996; Galindo-Zaldivar et al., 1994; 2004].

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ

Для проведения комплексной интерпретации имеющихся данных была подготовлена основа в виде карт подводного рельефа, гравитационного поля, а также модели глубинного строения с использованием оригинального фактического материала, полученного во время проведения морских геолого-геофизических экспедиций, а также доступных в Интернет цифровых баз данных.

В лаборатории геоморфологии и тектоники дна океанов ГЕОХИ РАН была разработана новая мето-

60° S

61° S

62° S

63° S

64° S

66° W

63° W

60° W 57° W

км

54° W

51° W

0 100 200 300

Рис. 1. Батиметрическая карта континентальной окраины пролива Дрейка (ОЕВСО 2008). Проекция Меркатора, главная параллель 60^. Сечение изобат 250 метров. На карте показаны местоположения профилей НСП пройденных в 29 рейсе НИС "Академик Борис Петров" (сплошные линия) и профилей МСП (пунктирная линия). Сокращения географических названий: ЗРШ — зона разлома Шеклтона, ЗРГ — зона разлома Геро, ЗР'^" — зона разлома D, ОС — остров Смит, ОЭ — остров Элефант, ОГ — остров Гиббс, ОД — остров Дисепшен, ОКД — остров Кинг Джордж, ПБ — пролив Бойд, ЗРСА — зона разлома Северный Анверс, ЗРЮА — зона разлома Южный Анверс.

дика построения батиметрических карт [Удинцев и др., 2003; Тетерин, 2008], которая специально адаптирована для построения цифровой модели подводного рельефа. Методика предусматривает ручное редактирование карт с учетом закономерностей строения подводного рельефа и данных спутниковой альтиметрии, использует возможности современных ГИС для оформления и издания карт. Методика включает в себя следующие этапы:

1). Создание специализированной базы данных, включаю

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