ГЕОТЕКТОНИКА, 2014, № 1, с. 8-28
УДК [551.241+551.242.2](269.7)
СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ИСТОРИЯ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ИНДООКЕАНСКОЙ АКВАТОРИИ АНТАРКТИКИ © 2014 г. Г. Л. Лейченков1, Ю. Б. Гусева2, В. В. Гандюхин2, С. В. Иванов2, Л. В. Сафонова2
1Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология), 190121, Санкт-Петербург, Английский пр., д. 1 2Полярная морская геологоразведочная экспедиция, 198412, Санкт-Петербург, Ломоносов, ул. Победы, д. 24
Поступила в редакцию 14.08.2013 г.
Рассматривается строение земной коры и история тектонического развития южной приантарктиче-ской части Индийского океана, в пределах которой выделены крупные осадочные бассейны: моря Рисер-Ларсена (западный сектор), морей Космонавтов, Содружества и Дейвиса (центральный сектор) и морей Моусона-Дюрвиля (восточный сектор). В результате комплексной интерпретации геофизических данных установлены главные тектонические провинции индоокеанской акватории Антарктики. Особое внимание уделяется проблеме определения границы между рифтогенной и океанической корой. Бассейн моря Рисер-Ларсена образовался в ранней юре при воздействии мантийного плюма Кару. Вдоль внутренней границы окраинного рифта развит интрузивный комплекс, который является удаленным проявлением плюма. Раскрытие океана в бассейне моря Ри-сер-Ларсена началось около 160 млн лет и на раннем этапе характеризовалось переориентировкой движения плит и обильным вулканизмом. В бассейне морей Космонавтов, Содружества и Дейвиса конечный этап рифтогенеза сопровождался подъемом литосферной мантии и интрузивным магматизмом. Океаническое раскрытие началось здесь 134 млн лет назад. В результате внедрения плюма Кергелен произошли перескоки хребтов и отделение континентальных блоков земной коры от окраины Индии, которые образовали микроконтинент плато Кергелен. Бассейн морей Моусона-Дюрвиля развивался в условиях длительной рифтогенной деструкции, начиная с поздней юры, и характеризуется протяженной зоной мантийного вскрытия. Раскол литосферы между Австралией и Антарктидой происходил асинхронно в интервале времени от 95 до 65 млн лет назад с продвижением СОХ с запада на восток. Исследование выполнено с использованием большого количества геофизических данных (около 140000 км сейсмических профилей МОГТ, более 250 пунктов исследований МПВ, более 250000 км профильных магнитных и гравитационных наблюдений), полученных разными странами на протяжении более чем 30 лет.
Ключевые слова: осадочный бассейн, Антарктика, Индийский океан, океаническая кора
Б01: 10.7868/80016853X14010044
ВВЕДЕНИЕ
Объектом настоящих исследований является южнополярная акватория от 7° до 150° в.д. и от антарктического побережья до 60° ю.ш. (северная юридическая граница Антарктики, установленная Договором об Антарктике 1961 г.; рис. 1). Этот регион практически полностью расположен в южной части Индийского океана и поэтому определен в настоящей работе как индоокеанская акватория Антарктики. Отдельные ее сектора получили названия прибрежных морей: Рисер-Ларсена, Космонавтов, Содружества, Дейвиса, Моусона, Дюр-виля (см. рис. 1). Протяженность изучаемой акватории по широте составляет около 6500 км, а общая ее площадь превышает 4.5 млн км2.
Континентальная окраина и абиссальные котловины, расположенные в пределах индоокеан-ской акватории, образовались в результате риф-тогенеза, океанического спрединга и последующего погружения земной коры на протяжении
позднего мезозоя и кайнозоя. Эти процессы привели к формированию крупных седиментацион-ных бассейнов с мощностью осадочного чехла до 7—8 км. Бассейны имеют различный возраст заложения и обособленное пространственное развитие, ограничиваясь поднятиями фундамента. В изучаемом секторе Антарктики выделено три крупных осадочных бассейна, каждый из которых имеет специфические особенности своего развития: бассейн моря Рисер-Ларсена, бассейн морей Космонавтов, Содружества и Дейвиса и бассейн, расположенный в секторе от моря Моусона до моря Дюрвиля (далее бассейн морей Моусона-Дюрвиля).
Несмотря на большой объем геофизических данных, полученных в индоокеанской акватории Антарктики, многие проблемы строения и эволюции земной коры этого региона оставались нерешенными. В определенной мере это было связано с тем, что экспедиции разных стран изучали
Рис. 1. Район исследований (белый прямоугольник) на карте Индийского океана, (показано аномальное гравитационное поле в редукции Фая, вычисленное по данным спутниковой альтиметрии [35]). Цифрами обозначены 1—6 — море: 1 — Рисер-Ларсена, 2 — Космонавтов, 3 — Содружества, 4 — Дейвиса, 5 — Моусона, 6 — Дюрвиля; 7 — плато Кергелен
относительно небольшие площади акваторий окраинных морей, а обобщение накопившихся данных и создание целостной модели развития осадочных бассейнов в контексте распада Гондва-ны не проводились. В представленной работе на основе всех имеющихся геолого-геофизических данных впервые дана развернутая характеристика и создана целостная модель строения и истории тектонического развития индоокеанской акватории Антарктики. В результате проведенных исследований выявлена структура и природа фундамента, установлены главные тектонические провинции и выработаны критерии определения границы между корой континентального и океанического типов, предложены новые модели ранней истории распада Восточной Гондваны.
Геолого-геофизические исследования индо-океанской акватории Антарктики проводятся с конца 1970-х годов экспедициями Австралии, Германии, Италии, Норвегии, СССР/России, США, Франции, ЮАР и Японии [12, 20, 21, 23,
27, 28, 30, 33, 34, 36, 41] (рис. 2). Основным методом ее изучения являлись морские сейсмические наблюдения МОГТ. Они выполнялись различными аппаратурными комплексами, которые совершенствовались с течением времени: увеличивалась длина приемных устройств и число приемных каналов, улучшались средства регистрации, развивалась техника обработки сейсмических данных. В настоящее время расстояние между профилями в различных частях индоокеанской акватории Антарктики составляет от 25 до 60 км (см. рис. 2), что соответствует средней плотности около 0.02 км/км2.
Существенное значение в исследовании индо-океанской акватории имеют магнитные наблюдения. Они почти всегда выполнялись попутно с сейсмическими работами, но некоторые экспедиции проводили и независимые измерения напряженности магнитного поля. Кроме того, прибрежные районы частично были охвачены аэромагнитными съемками с регулярной сетью
Рис. 2. Схема сейсмических исследований в индоокеанской акватории Антарктики
Линиями обозначены профили МОГТ: 1 — отечественные; 2 — зарубежные (Австралия, Германия, Норвегия, США, Франция, Япония); кружками обозначены пункты наблюдений МПВ: 3 — отечественные, 4 — зарубежные (Австралия, Норвегия, США, Япония); 5— изобаты (в метрах)
различных масштабов. Таким образом, сеть магнитных наблюдений в индоокеанской акватории Антарктики более плотная, чем сеть МОГТ [18], хотя качество магнитных съемок во многих случаях оставалось недостаточно высоким в связи с неучетом вариаций магнитного поля. В начале 90-х годов, после того как военно-морские силы США открыли доступ к спутниковой геодезической информации, на основе альтиметрических данных были составлены детальные карты поля силы тяжести Южного океана [35], которые послужили важной основой для тектонических построений.
Наиболее значительный вклад в изучение ин-доокеанской акватории Антарктики внесли отечественные геофизические исследования, которые проводятся здесь с 1985 г. (см. рис. 2). До 1990 г. они выполнялись на арендованных судах, производивших грузовые операции в Антарктике. Эти суда были плохо приспособлены для выполнения научных работ и сейсмические материалы, полученные в этот период, не обладали высоким качеством. Тем не менее, они дали первую информацию о строении земной коры окраинных морей и позволили усовершенствовать методику полевых наблюдений и обработки материалов. С 1991 г. морские геофизические работы проводятся на специализированном НИС "Академик А. Карпинский", оснащенном современным сейсмическим, гравиметрическим и магнитометрическим оборудованием, и носят планомерный характер. Основные профильные наблюдения ориентировались перпендикулярно и параллельно континентальной окраине. К настоящему времени такой регулярной сетью охвачена вся акватория от 7° до 150° в.д. В состав отечественных морских работ входили исследования методом преломленных волн (МПВ), которые позволяют установить скорость распространения сейсмических волн в земной коре и произвести более точные расчеты глубины залегания основных сейсмических горизонтов. Начиная с 1996 г. гидромагнитные наблюдения выполнялись в дифференциальной модификации. В 2002 г. проведена модернизация геофизического оборудования НИС "Академик А. Карпинский" с размещением на его борту нового регистрирующего сейсмического комплекса, в состав которого входит цифровая 352-ка-нальная приемная расстановка длиной 4.5 км и две линейные группы пневмоисточников общим объемом 47 л. Внедрение нового оборудования позволило существенно улучшить качество получаемых материалов и выйти на новый уровень изучения окраинных морей Антарктики.
К настоящему времени в индоокеанской акватории Антарктики выполнено 138000 км профилей МОГТ (из которых 73500 км — в отечественных экспедициях) и 250 зондирований МПВ. Почти все сейсмические материалы МОГТ содержатся в международной Библиотеке сей-
смических данных по Антарктике (БСДА) в виде цифровых суммированных разрезов (российский филиал Библиотеки находится во ВНИИОкеан-геология; [9]). Объем морских магнитометрических данных превышает 250000 км профильных наблюдений. Большая часть зарубежных материалов магнитных исследований имеется в распоряжении ВНИИОкеангеология, где создается база магнитометрических данных в рамках международного проекта "Цифровая магнитная карта Антарктики" ^МАР) [17, 18].
ТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Осадочные бассейны индоокеанской акватории Антарктики сформировались в результате распада Гондваны —
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.