ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 1, с. 126-138
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
СТРОЕНИЕ КОРЫ ПРОЛИВА БРАНСФИЛД
© 2015 г. Ал. А. Шрейдер1, А. А. Шрейдер2, Х. Галиндо—Зальдивар3, А. Мальдонадо4, Л. Гамбоа5 , Я. Мартос4 , Ф. Лобо4, Е. И. Евсенко2
1ООО НИИГазэкономика, Москва, Россия e-mail: aschr@ocean.ru 2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия 3Гранадский университет, Гранада, Испания 4Андалузский Институт наук о Земле, Гранада, Испания 5Петробраз, Рио де Жанейро, Бразилия Поступила в редакцию 28.03.2013 г., после доработки 19.11.2013 г.
Данные о высоком тепловом потоке, активном вулканизме, складчатости растяжения, а также моделирование аномалий гравитационного и магнитного полей и фокальные механизмы очагов землетрясений свидетельствуют, что дно пролива Брансфилд относится к области растяжения литосферы, формирующейся внутри Антарктического полуострова. Важнейшим структурным элементом дна пролива является неовулканическая зона, расположенная в районе, приближенном к Южным Шетландским островам, и зона диапиризма, расположенная в районе, приближенном к Антарктическому полуострову. Обсуждаемые стадии рифтогенеза пролива Брансфилд отражают процесс пропагейтинга Американо-Антарктического хребта в континентальную литосферу Антарктического полуострова. Процесс пропагейтинга обуславливает надвигание структур дуги Южных Шетландских островов на периферическую часть реликта плиты Феникс, что сопровождается сейсмичностью области Южно-Шетландского желоба.
DOI: 10.7868/S0030157414060100
ВВЕДЕНИЕ
Восточнее зоны нарушения Шеклтон расположен реликт литосферной плиты Феникс, ограниченный палеоосью спрединга хребта Феникс, зоной субдукции в Южно-Шетландском желобе и трансформными разломами Хиро и Шеклтон. Согласно работам [25, 57] палеоось спрединга, ответственная за формирование этого реликта, отмерла во время палеоаномалии С2А. В тоже время более детальный анализ аномального магнитного поля показал [3], что отмирание, в основном, произошло 3.1—3.4 млн. лет назад в интервале хронов С2Ап.1г — С2Ап.3г. Согласно [6, 12, 74 и др.] постепенно затухающая, но все же пока продолжающаяся субдукция плиты Феникс (что отражается в сейсмичности) в области Южно-Шетландского желоба способствует сохранению глубоководного желоба (Южно-Шетландский глубоководный желоб), связанной с ним аккреционной призмы и вулканического хребта (архипелаг Южных Шетландских островов).
Пролив Брансфилд, геоморфологические структуры которого представлены и проанализированы в работе [5], расположен между Антарктическим полуостровом и Южными Шетландскими островами. Его ширина превышает 150 км, а длина близка к 500 км. Вдоль своего протяжения пролив имеет ассиметричный поперечный профиль. Со сторо-
ны дуги Южных Шетландских островов островной шельф очень узок и ширина его, как правило, не превышает 10 км. При этом склон достаточно крут (уклон до 6°—7°). Склон со стороны Антарктического полуострова относительно более пологий и плавно переходит в обширный, шириной в несколько десятков километров шельф.
Вопросам развития пролива посвящено значительное количество исследований [1, 6, 11, 16, 23, 31—33, 39, 55, 71, 73, 75]. По литературным данным он является окраинным бассейном [12, 13] с океанической [6, 23, 75] корой или задуговым бассейном с континентальной растянутой [10, 26, 74 и др.] корой. В последнем случае в литературе до настоящего момента нет единства взглядов на природу такого растяжения.
Так в работах [24, 52, 53 и др.] причиной растяжения, обусловившей формирование дна пролива, считается упомянутый выше процесс субдукции плиты Феникс под Южно-Шетландский желоб, приведший к формированию задугового бассейна. В работе [11 и др.] предполагается, что его происхождение связано также с процессом поддвига, но подчеркивается, что этот процесс продолжается в настоящее время и сопровождается погружением литосферного слэба после остановки спрединга на хребте Феникс. В других работах считается, что его происхождение обусловлено про-
цессами сжатия в области Южных Шетландских островов [35] или проградацией Американо-Антарктического срединно-океанического хребта от точки тройственного сочленения Буве на юго-запад [5, 10, 26 и др.]. Нельзя исключить вероятности и того, что причиной растяжения может быть комбинация вышеуказанных процессов синхронных или асинхронных во времени [5, 6, 12, 26, 74 и др.].
Для случая формирования дна пролива в результате того или иного типа спрединга в работах [60, 78] в пределах пролива выделяется единая линейная конструктивная ось (ось спрединга ?), в то время как в других исследованиях она разбивается на два [50], на три [8, 9], на четыре [47] или даже на шесть [63] отрезков, смещенных друг относительно друга (трансформными?) разломами. Есть работы [например, 42], в которых выделяются и несколько субпараллельных и даже смыкающихся рифтовых зон, некоторые из которых по плановому положению перекрывают выделяемые выше конструктивные оси.
Все вышесказанное прямо указывает на то, что значительная скудность имеющихся геолого-геофизических материалов не позволяет уверенно выявлять тектонические структуры и восстанавливать палеогеодинамическую эволюцию дна пролива. В изучении этих вопросов существенную помощь может оказать комплексное изучение геолого-геофизических данных, чему и посвящена настоящая работа.
ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В работах [5, 59, 76 и др.] показано, что геоморфологически пролив Брансфилд состоит из нескольких впадин, разделенных перемычками, а его наибольшие глубины до 1.5 км и более приурочены к северной части, где наблюдается и наибольшая крутизна островных склонов. На западе пролива расположена Западная впадина. Она отделяется перемычкой в районе вулканического острова Десепшн от Центральной впадины, на севере которой находится небольшая впадина Кинг-Джордж. Далее на восток в районе острова Бриджмен Центральная впадина посредством порога соединяется с Восточной впадиной.
В работах [37, 38] показано, что Западная впадина имеет относительно простое строение дна, не осложненное значительными подводными горами. 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 вулканическая постройка располагается в 10 милях западнее острова Десепшен [40, 43 и др.]. В Центральной впадине картина иная. Здесь расположено шесть больших и несколько малых подвод-
ных вулканических гор, смещенных относительно оси пролива на север. Их основание лежит на глубинах около 2 км. Морфология гор варьирует от места к месту и ее детальное описание дано в работах [5, 37, 38]. В Восточной впадине выявлены четыре небольшие ромбовидные впадины — троги, разделенные рядом относительно невысоких вулканических конусов.
Все указанные подводные вулканические постройки пролива Брансфилд практически лишены какого-либо осадочного покрова на фоне окружающих районов, покрытых мощной до километра и более толщей осадочных пород, седи-ментационные комплексы в пределах которой представлены в [5]. С рядом подводных вулканов связана современная гидротермальная активность [18, 22, 67, 72 и др.]. Так в работах [54, 61] приведены свидетельства существования гидротермальных вентов на хребте Трех сестер в координатах 62.39° ю.ш. 58.99° з.д. на глубине 1040 м и над хребтом Хук в координатах 62.18° ю.ш. 57.28° з.д. на глубинах 1080 м. Температура в вентах последнего составляла 42°—49°С. При этом было выявлено, что дно подстилается вулканическим пеплом, а также обнаружены фрагменты трубы, текстура и минералогия которых указывает на температуру эманаций, превышающую 250°С. Имеются свидетельства наличия газогидратов и выходов свободного газа [72]. В пределах впадины Кинг Джордж в точке с координатами 62.23° ю.ш. 57.73° з.д. были найдены [56] осадки, обогащенные сульфидами железа, железомарганцевыми сульфидами, железо-марганец медными сульфидами, хлоридами цинка, а также оксидами железа и цинка, относящимися к продуктам гидротермальной активности. Вместе с тем необходимо отметить, что исследования вулканической подводной горы Орка пока не позволили выявить признаков гидротермальной деятельности [56].
Не все вулканические постройки находятся под водой. Часть их расположена на суше [56, 62]. В области пролива вулканизм различного возраста (таблица) пользуется широким распространением [29, 30, 48 и др.]. Четвертичный вулканизм выявлен на островах Десепшен, Пингвин и Бри-джмен [74], несколько изолированных пиков присутствует на островах Кинг Джордж, Левинг-стон, Гринвич [66]. Среди них в гряде Южных Шетландских островов выделяется вулканический пик Бернард острова Левингстон. Его лавы имеют возраст 18.7 ± 1.2 млн. лет. При этом имеются свидетельства, что магматизм зародился в интервале 40—35 млн. лет назад [62]. Наряду с этим известны вулканические постройки четвертичного возраста острова Десепшен на 63.1° ю.ш. [7], острова Бриджмен на 62.1° ю.ш. На юго-восточной оконечности острова Кинг Джордж на долготе 57.9° з.д. располагается вулканический пик Мелвилл четвертичного возраста, а непо-
Возраст вулканических пород геологических объектов пролива Брансфилд
Положение Возраст в тысячах лет Ссылка
О. Кинг Джордж пик Мелвил пик Мелвил пик Мелвил 231 ± 19 72 ± 15 296 ± 27 [17] [17] [17]
О. Левингстон Пик Глинер Пик Бернард 100 ± 40 1870 ± 1200 [64] [62]
О. Гринвич Пик Плимут Пик Плимут 200 ± 30 200 ± 40 [64] [64]
О. Дессепшен 105 ± 46 [56]
О. Бриджмен 63 ± 25 [56]
Подв. Гора Истерн 53 ± 36 [27]
Подв. Гора Вестерн 103 ± 35 [27]
Острова Джеймса Росса Острова Принца Густава, Вега, Хамп, Паулет, Дредноут, Вилар Файбер, Кокбурн от 300 ± 100 до 7130 ± 490 6643 ± 102 3940 ± 85 2781 ±32 [65, 68] [56] [56] [56]
средственно к югу от этого острова на 58° з.д. существует близкий по возрасту лав небольшой вулканический остров Пингвин [30 и др.]. На входящих в вулканическую группу Джеймса Росса островах Паулет (63.5° ю.ш. 55.6° з. д.), Дредноут (64.0° ю.ш. 57.8° з.д.), Вила Файбер (64.1° ю.ш. 58.4° з.д.), Кокбурн (64.2° ю.ш. 56.9° з.д.) и других близр
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.