научная статья по теме ПАЛЕОГЕОДИНАМИКА ПРОЛИВА БРАНСФИЛД Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПАЛЕОГЕОДИНАМИКА ПРОЛИВА БРАНСФИЛД»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 5, с. 840-849

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 551.465

ПАЛЕОГЕОДИНАМИКА ПРОЛИВА БРАНСФИЛД © 2015 г. Ал. А. Шрейдер

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт экономики и организации управления в газовой промышленности", Москва

e-mail: aschr@ocean.ru Поступила в редакцию 26.11.2013 г., после доработки 28.04.2014 г.

Восстановлены оси зон откола северного континентального склона котловины Брансфилд от южного, принадлежащего Антарктическому полуострову. Определены эйлеровы полюса и углы поворота, описывающие процесс откола. Выявлена разность глубин стыкуемых изобат до сотни метров, что отражает факт разномасштабного сползания по плоскости сквозьлитосферного разлома периферических районов континентальной коры от основного тела Антарктического полуострова. На основании проведенной палеогеодинамической реконструкции удается провести восстановление первичного рельефа дна перед отколом оползающих фрагментов. Получено, что первоначально периферические участки возвышались над основной поверхностью шельфового района Антарктического полуострова на многие десятки метров. Восстановлено положение тектонических нарушений бортов пролива как следствия транстенсии.

DOI: 10.7868/S0030157415050159

ВВЕДЕНИЕ

Дно пролива Брансфилд представляет собою узкий трог между Антарктическим полуостровом и Южно-Шетландскими островами, который разделяется на три относительно непротяженные впадины с глубинами до 1.5 км, разъединенные порогами примерно вдвое меньшей глубины. При этом наибольшие глубины приурочены к северной части пролива, где наблюдается и наибольшая крутизна склонов.

Мощность осадков максимальна на юго-востоке региона, где достигает значений 700—800 м. По мере движения на северо-запад мощность уменьшается до величин близких к 200 м. Наибольшие глубины поверхности акустического фундамента (до 2.5 км) наблюдается в центральной и юго-восточной части пролива. Важнейшим структурным элементом дна пролива является неовулканическая зона, расположенная в районе, приближенном к Южно-Шетландским островам. Здесь мощность осадков мала, а в областях таких ее элементов, как подводный хребет Хук, поднятие Три Сестры, подводные горы Орка, Экс, фундамент выходит непосредственно на морское дно.

По данным многочисленных литературных источников, Брансфилд является маргинальным (окраинным) бассейном, формирующимся в условиях левостроннего сдвига между литосфер-ными плитами: Антарктической и Скотия [24, 36].

Наряду с этим развиваются представления о том, что дно пролива представляет собою задуго-вой бассейн [13, 18, 20, 22, 32 и др.] — продукт рифтинга на континентальной коре [15, 46 и др.],

растяжения, разрывающего континентальную кору и переходящего в задуговой спрединг [29, 33] в условиях субдукции литосферной плиты Феникс [1, 2, 9, 14, 40 и др.].

Публикуются исследования, в которых делается вывод, что рифтогенез в проливе явился следствием сложного гибрида задугового и сдвигового процесса, проходящего в условиях транспрессии, ассоциирующейся с косой конвергенцией Антарктической плиты и плиты Скотия [31]. При этом Восточная впадина пролива находится в условиях континентального рифтинга, в то время как Центральная характеризуется проявлениями подводного вулканизма [26 и др.] и, возможно, диффузного спрединга [33 и др.]. Имеются исследования, рассматривающие рифтогенез в проливе как следствие процесса пропагейтинга Американо-Антарктического хребта в континентальную литосферу Антарктического полуострова [5, 15, 17, 21, 34, 45 и др.]. Последнее обуславливает надвигание структур Южно-Шетландской островной дуги на периферическую часть реликта плиты Феникс, что сопровождается сейсмичностью области Южно-Шетландского желоба.

Отмеченное разностилье в объяснении природы дна пролива Брансфилд отражает значительную скудность имеющихся геолого-геофизических материалов, не позволяющую уверенно анализировать вопросы тектонической эволюции пролива. Особенно это касается начальной стадии формирования его дна. Существенную помощь в изучении этого вопроса может оказать комплексное геолого-геофизическое изучение

геоморфологии пролива, чему и посвящена настоящая работа.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В работах [26, 27, 38 и др.] показано, что геоморфологически пролив Брансфилд состоит из впадин, разделенных перемычками, а глубины дна в отдельных понижениях рельефа достигают более 2.7 км. Наиболее западная из них — Западная впадина Брансфилд, отделяется от Центральной впадины Брансфилд перемычкой в районе вулканического острова Десепшн. На севере Центральной впадины находится небольшая впадина Кинг-Джордж. В районе острова Бриджмен Центральная впадина Брансфилд посредством порога соединяется с Восточной впадиной Брансфилд.

К числу важных геоморфологических особенностей необходимо отнести ряд трогов на шельфе и склонах Центральной впадины пролива [45 и др.]. Их номенклатуру нельзя считать устоявшейся, поэтому в настоящей работе мы приводим наряду с русскими названиями (рис. 1) и их англоязычные аналоги по [20, 23, 35, 37 и др.].

Со стороны Антарктического полуострова (в направлении с юга на север) выделяются троги проходов (passage): Тринити (Trinity), Орлеанский (Orléans), Рокумарел (Roquemaurel), Астролябия (Astrolabe), Лафонд (Lafond), Лаклав (Laclavere), Мотснофилд (Mott Snowfeield), Дарвил (De Ur-ville). С другой стороны пролива (также в направлении с юга на север) известны безымянные троги между островами Левингстона, Гринвича, Нельсона. Между островами Нельсона и Кинг Джордж выделяется трог Адмиралти (Admiralty), а на склонах в заливах острова Кинг Джордж выделяются троги Максвел (Maxwell), Кинг Джордж (King George), Шерат (Sherratt). Во многих из указанных трогов находят свое продолжение тектонические разломы, выявленные в литературе, между островами Десепшен, Левингстон, Гринвич, Роберт, Нельсон, Кинг Джордж, Бриджмен, а также существующие, как на самом острове Кинг Джордж, так и секущие дно пролива в целом [11, 12, 15, 25—27 и др.]. Некоторые из секущих разломов, например, разлом к западу от острова Бриджмен, четко выражены в поле распределения землетрясений [39].

Рис. 1. Структурная схема трогов, рассекающих шельф и склоны пролива Брансфилд (по данным [20, 23, 35, 37, 45]). Показано положение конжугейт-ных точек 1—6 на смыкаемых изобатах со стороны Антарктического полуострова и 1'—6' со стороны Южно-Шетландских островов. МКВ — трог Максвел, АДМ — трог Адмиралти, КДЖ — трог Кинг Джордж, ШИР — трог Шират. Изобаты в метрах.

Дно Западной впадины [25, 26 и др.] имеет относительно простое строение. Вместе с тем, здесь на 63.3° ю.ш. выделяются три подводные вулканические постройки, приуроченные к краям субмеридионального разлома между островами Лоу и Сноу. Еще одна подводная возвышенность располагается в 10 милях западнее острова Десеп-шен. В Центральной впадине расположено шесть больших и несколько малых подводных вулканических гор различного морфологического облика, смещенных относительно оси пролива на север. Их основание лежит на глубинах около 2 км [25, 26]. В Восточной впадине выделяются четыре небольшие ромбовидные котловины, разделенные рядом относительно невысоких вулканических конусов [25, 26].

Часть вулканических построек расположена на суше. Наиболее обширным среди них является вулканический остров четвертичного возраста Десепшен на 63.1° ю.ш. Следующим по величине следует признать вулканический остров Бридж-мен на 62.1° ю.ш. Наряду с этим на юго-восточной оконечности острова Кинг Джордж на долготе 57.9° з.д. располагается вулканический пик Мелвилл, а непосредственно к югу от этого острова на 58° з.д. существует небольшой вулканический остров Пингвин. Следует отметить, что в ряде работ в проливе Брансфилд выделяются поперечные разломы [например, 28]. Сопоставление их с таковыми, секущими поверхность острова Кинг Джордж [15], позволило составить единую схему разломов, объединяющую данные этих исследований.

В работе [16] была предложена компьютерная методика для наилучшего совмещения изобат, ограничивающих склоны континентов по краям Атлантического океана. Совмещение осуществлялось способом проб и ошибок, путем минимизации углового несогласия, измеряемого вдоль эйлеровых широт. Методика иллюстрировала принцип, согласно которому наилучшее совмещение может производиться для любых контуров, которые, как установлено или как предполагается, некогда составляли единый контур. Реализуя принцип наилучшего совмещения, удается добиваться воссоединения и восстановления первичной непрерывности любых контуров, включая изохронны, изобаты, изогипсы и др.

Осадконакопление в различных областях пролива Брансфилд приводило к заполнению их осадочными породами, сопровождавшемуся во времени выполаживанием (уменьшением угла наклона) склонов за счет облегания их осадками. Облегание происходит неравномерно во времени и пространстве. Неравномерность облегания связана, главным образом, со сползанием, вследствие нарушения устойчивости, части накапливаемых осадков вниз по склону. Неустойчивость

осадков возникает за счет накопления критической массы, приводящей к превышению силы скольжения над силой трения (вдоль поверхности раздела внутри осадков или вдоль поверхности фундамента), удерживающего осадки от скольжения при той или иной крутизне склона.

Движение конкретных порций осадков происходит плавно или носит импульсный характер со средними скоростями от долей сантиметров до десятков километров в час. Важный вклад в подвижность осадочной массы на континентальном склоне вносит и крутизна подошвы движущейся массы. При малых углах наклона и при прочих равных условиях движение осадочной массы по склону будет проходить с весьма малыми скоростями.

Оценки показывают, что для преодоления силы сцепления между слоями осадков (в проливе Брансфилд это илы, глины, песчаники) и лавинообразного срыва их вниз по склону с развитием существенных (вплоть до близких к многим десяткам км/ч) скоростей соскальзывания. При прочих равных условиях наклон поверхности скольжения должен превышать 3° [2]. Среди причин, инициирующих соскальзывани

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

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»