научная статья по теме ОСНОВНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЛИТЫ СКОША Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОСНОВНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЛИТЫ СКОША»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 2, с. 262-271

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 551.242.23.001.57

ОСНОВНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЛИТЫ СКОША

© 2015 г. Д. Е. Тетерин1, Е. П. Дубинин2, Г. Б. Удинцев1, А. В. Кольцова1, Л. Г. Домарацкая1

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва

e-mail: d_e_teterin@mail.ru 2Музей землеведения МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва e-mail: edubinin08@rambler.ru Поступила в редакцию 07.11.2013 г., после доработки 03.03.2014 г.

Около 30 млн лет назад в раннем олигоцене началось раскрытие пролива Дрейка и формирование литосферной плиты Скоша. Несмотря на интенсивные исследования последних десятилетий, тектоническое строение плиты и ее эволюция вызывает много вопросов. В этой работе на основании комплексного анализа морфологических особенностей подводного рельефа, аномального гравитационного поля в различных редукциях, аномального магнитного поля проведено тектоническое районирование литосферной плиты Скоша. Выделены западный, центральный и восточный блоки плиты, различающиеся по особенностям строения рельефа и геофизических полей, предложен возможный сценарий эволюции плиты.

DOI: 10.7868/S0030157415020197

ВВЕДЕНИЕ

Море Скоша — окраинное море южного сектора Атлантического океана, расположенное между Южной Америкой и Антарктидой. На севере граница моря с Атлантическим океаном условно проходит вдоль острова Южная Георгия и Фолклендского плато, на юге акваторию отделяет от моря Уэдделла архипелаг Южных Оркнейских островов, на востоке от Атлантического океана — дуга Южных Сандвичевых островов, на Западе море соединяется проливом Дрейка с Тихим океаном.

В тектоническом отношении акватория почти полностью соответствует литосферной плите Скоша, которая граничит с Южно-Американской плитой на севере вдоль трансформного разлома — хребет Северный Скоша, на востоке отделена от Сандвичевой микроплиты спрединговым центром — хребет Восточный Скоша, граничит на юге с Антарктической плитой вдоль трансформного разлома — хребет Южный Скоша, и на западе по трансформному разлому Шеклтона с плитой Феникс и Антарктической (рис. 1, 2).

В последнее время неуклонно растет число научных работ посвященных этому региону. Внимание исследователей привлекает во многом уникальное тектоническое строение и эволюция моря. Причем интерес представляют как тектоническое строение самой плиты Скоша [1, 7, 9, 10, 11, 12, 19, 16], так и ее границы, представляющие собой трансформные ограничения сжатых островных дуг. Эти трансформные зоны в процессе эволюции растягивались и увеличивалась в длине с образованием линейных впадин и коротких поперечных спрединговых центров типа пул-

апарт [3, 13, 15, 17, 21]. Похожее строение имеют только две области в океане — это Малая Антильская дуга и дуга моря Банда.

У большинства исследователей [9, 11, 12, 16, 19] природа литосферы восточной и западной частей плиты Скоша не вызывает сомнений. Происхождение и эволюция литосферы западной части связана с активностью палеоспредингового центра хребта Западный Скоша. Восточная часть плиты формируется на активном задуговом спрединго-вом хребте Восточный Скоша в тылу ЮжноСандвичевой зоны субдукции. Что же касается центральной части, то единого мнения пока нет. По предположению, например [12], центральная часть возникла так же, как и западная и восточная, в результате океанического спрединга. Г.Б. Удинцев [6] считает, что литосфера всего моря Скоша есть результат переработки континентальной литосферы (т.е. океанизации).

Центральная часть плиты представляет интерес и с точки зрения изменения климата Южного полушария. Предполагается [16], что эволюция этого участка оказала влияние на формирование холодного циркумполярного течения Западных ветров, опоясывающего Антарктический континент, что в свою очередь явилось одной из причин оледенения Антарктиды.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ

В основе исследований лежит комплексная интерпретация разнородной геолого-геофизиче-

Рис. 1. Обзорная карта района исследований.

ской информации, полученной из различных источников: литературных, сети Internet, результатов экспедиционных наблюдений. Для проведения интерпретации были привлечены данные из цифровых атласов: морского рельефа (GEBCO 2010), аномального гравитационного поля [20], аномального магнитного поля [18]. Были также использованы данные непрерывного сейсмического профилирования, полученные в 19-й экспедиции НИС "Академик Борис Петров" [5].

Из цифровых атласов была проведена выборка данных, включающих район моря Скоша, и с использованием геоинформационной системы GMT построены соответственно карты: батиметрическая, аномального гравитационного поля в редукции в свободном воздухе и в редукции Буге (плотность промежуточного слоя 2.67 г/см3) и аномального магнитного поля.

Интерпретация включала различные виды анализа: качественный морфологический, кластерный, спектральный, а также численное моделирование.

Для выявления особенностей строения данных подводного рельефа и геофизических полей

применялся качественный морфологический анализ всех построенных карт.

Кластерный анализ проводился методом естественных границ [14] для аномального поля в редукции Буге с целью районирования областей, имеющих возможные различия глубинного строения.

МОРФОЛОГИЯ ПОДВОДНОГО РЕЛЬЕФА И АНОМАЛЬНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ

Подводный рельеф. Морфология подводного рельефа акватории моря Скоша отличается большим разнообразием (рис. 2). Всю западную часть от разлома Шеклтона с юго-запада на северо-восток пересекает палеоспрединговый хребет Западный Скоша, упираясь под острым углом в хребет Северный Скоша в районе 45° з.д. Хребет имеет грабенообразный профиль, характерный для медленного спрединга, и расчленен серией трансформных разломов на отдельные сегменты, монотонно погружающиеся от 1000 м до 4000— 4500 м по мере удаления от горной гряды долины.

В целом морфологию рельефа этой части акватории можно назвать типичной для морского дна, возникшего в результате океанического спрединга.

-8000-6000 -4000 -2000 0 2000 4000

Рис. 2. Батиметрическая карта моря Скоша. ^ЕВСО 2010). Сдвоенными линиями показаны оси центров океанического спрединга, ординарными — местоположение трансформных разломов, заштрихованная область — центральная часть плиты Скоша, пилообразными кривыми показаны местоположения областей субдукции и палеоосубдукции, ЗСКО — хребет Западный Скоша, ВСКО — хребет Восточный Скоша, ЮШО — Южно-Шетландские острова.

Аналогичная ситуация наблюдается для участка морского дна между дугой Южно-Сандвичевых островов и примерно 35° з.д. он формируется также в результате активности спрединга, но в отличие от Западной спрединговый центр Восточный Скоша является активным в настоящее время, кроме этого он относится к хребтам со средней скоростью разрастания (около 6 см/год) и соответственно морфологически отличается от Западного значительно менее выраженной рифтовой долиной, отсутствием деления хребта на сегменты трансформными разломами, роль которых в структурной сегментации хребта берут на себя перекрытия центров спрединга. Глубины сопредельных с хребтом участков составляют около 2500—3000 м, осевая часть хребта выше на первые сотни метров.

Центральная часть дна акватории (рис. 3), расположенная примерно между 35° з.д. и 45° з.д., резко отличается по своей морфологии от восточной и западной. В этом районе рельеф представ-

лен многочисленными плато, разделенные котловинами и бассейнами. Наиболее крупные из них — плато Геттинген, северное плато Брюс, котловина Шота, северное плато Дискавери, плато Брюс, плато Пири.

В плане плато имеют, как правило, изометрич-ную форму, холмистый рельеф и различаются разнообразием размеров от 100 до 300 км. Глубины вершинных поверхностей плато колеблются в пределах 1300—1800 м и по большей части борта плато плавно погружаются до глубин 2800—4500 м, в отдельных случаях с южной стороны борта могут резко обрываться в сторону котловин, например, на плато Геттинген.

По данным НСП на профиле, пройденном вдоль 59° ю.ш., выделяется сильная дислокация фундамента и осадочного чехла системой нормальных сбросов, как в пределах котловин, так и плато, при этом мощность осадков на плато заметно меньше по сравнению с котловинами [5].

55°-ю.ш.

60°-ю.ш.

С, ч.

-3000

плато ч

*

Южная Георгия

шшт

плато Гетинген

котловина Шота

-3000

4

К'

л:. л*

-2000 Д

котловина Дове

северное плато Брюс

/

северное плато Дискавери

т

' о . I

л

бассейн Дискавери

плато Брюс

■ V5 '■■

плато Дискавери

Южно-Оркнейский ^ ^ микроконтинент ^

О

.К,

да*

-1-

45°з.д.

I I I

40°

35°

30°з.д.

I I

-8000 -4000 0 4000 м Рис. 3. Батиметрическая карта центральной части моря Скоша. ^ЕВСО 2010).

АНОМАЛЬНОЕ ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ В РЕДУКЦИИ В СВОБОДНОМ ВОЗДУХЕ

Основные особенности строения подводного рельефа моря Скоша отчетливо проявляются в аномалиях гравитационного поля в редукции в свободном воздухе (рис. 4). В западной части акватории от пролива Дрека вплоть до хребта Западный Скоша прослеживается линейно вытянутая аномалия "грабенообразного" профиля, совпадающая в плане с рифтовой долиной хребта Западный Скоша. Аномалия разделена на отдельные

сегменты, соответствующие сегментам хребта. Интенсивность поля изменятся от — 20—30 мГал над осевой частью долины до 100—140 мГал над горной грядой бортов рифта. Затем оно резко убывает до 20—30 мГал. В пределах океанического ложа в западной части акватории выделяются гравитационные аномалии изометричной и неправильной формы различных размеров от первых десятков до сотен километров и с интенсивностью от — 10 до 20 мГал, их происхождение можно связать с незначительными колебаниями глубины моря.

Рис. 4. Карта аномального гравитационного поля в редукции в свободном воздухе. Сокращения и условные обозначения см. рис. 2.

Спрединговый хребет Восточный Скоша в гравитационном поле проявляется в виде зоны линейно вытянутых аномалий нечеткой грабено-образной формы субмеридионального простирания с интенсивностью в пределах оси долины около 30 мГал и шириной около 50 к

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