ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 445, № 6, с. 685-691
ОКЕАНОЛОГИЯ
УДК 551.552
О ТЕКТОНИКЕ ПОЯСА ПРОЛИВА ДРЕИКА-МОРЯ СКОША,
ЮЖНЫЙ ОКЕАН
© 2012 г. Член-корреспондент РАН Г. Б. Удинцев, |Н. А. Куренцова, А. Ф. Береснев, А. В. Кольцова, Л. Г. Доморацкая, Г. В. Шенке, В. Г. Бахмутов, В. Д. Соловьев
Поступило 28.03.2012 г.
Область дна Южного океана в проливе Дрейка и в котловине моря Скоша (рис. 1) интересует многих в связи с вопросом о влиянии океанских ворот Западной Антарктики на климат. Раскрытием именно этих ворот определяется возникновение Циркум-Антарктического течения и развитие оледенения Антарктиды. Геодинамика пояса пролива Дрейка и моря Скоша, былого континентального моста в пределах южного окончания Гондваны, представляет большой интерес для оценки роли горизонтальных и вертикальных движений в образовании океанских впадин. История осадочного покрова южной части Атлантического океана свидетельствует об открытии океанских ворот Западной Антарктики в период от 30 до 15 Ма. До сих пор широко принято представление о разрушении там континентального моста в результате раздвижения литосферных плит на расстояние порядка 500—600 миль [1, 2].
Альтернативные выводы о геодинамике тектонического пояса пролива Дрейка и моря Скоша стали итогом работ периода 1994—2011 гг. сотрудников ГЕОХИ им. В.И. Вернадского РАН, Института геофизики Академии наук Украины, Киев, и Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера, Бремерхафен, Германия [3—5] в экспедициях на нис "Академик Борис Петров", "Полярштерн" и "Эрнст Кренкель".
Сочетание структур пролива Дрейка и моря Скоша рассматривается нами как единый тектонический пояс, в котором континентальный мост между Южной Америкой и Западной Антарктидой испытал в прошлом растрескивание, локальный рифтовый спрединг и региональные погружения. В структуре дна этого пояса сохранились черты строения Палеоземли Южной Патагонии,
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва
Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера, Бремерхафен, Германия Институт геофизики
Национальной академии наук Украины, Киев
а динамика развития определилась разогревом литосферы обширным мантийным воздыманием в условиях умеренного раздвижения между массивами континентов Южной Америки и Западной Антарктиды.
Комплекс невысоких холмов и гор на дне пролива Дрейка отражает структуры не столько предполагаемых рифтов, сколько блоков раздробленного Андийского ороклина Южной Патагонии. Дислокациями этого жесткого фундамента, вероятно, вызваны протрузии серпентинитов, отмечаемых магнитными аномалиями [6]. Бесспорные свидетельства погружения в проливе Дрейка получены по скважинам 322 и 325 глубоководного бурения б/с "Гломар Челленджер". Скважина 322 в точке 60°01' ю.ш. и 79°25' з.д. на глубине океана 5026 м вскрыла в забое на глубине 542—513 м от поверхности дна излившиеся на мелководье базальтовые лавы повышенной щелочности и базальтовую брекчию. Возраст базальтов К-Аг-мето-дом 10.2—15.1 Ма. Над лавами лежат обломочные породы — песчаники и аргиллиты континентального происхождения, отложенные в позднем олиго-цене — раннем миоцене в относительно мелководных условиях, а в позднем миоцене — плиоцене глинистые алевролиты и глины в условиях возрастающих глубин. Судя по такому разрезу, мелководное в позднем олигоцене дно пролива испытало за время образования толщи пород, пройденной скважиной, погружение в миоцене до уровня нижней батиали с глубинами более 2000 м, а в плиоцене—плейстоцене до современных глубин порядка 5000 м [7].
Образцы базальтов со дна пролива Дрейка отнесены получившими их исследователями к разряду базальтов рифтовых зон срединно-океани-ческих хребтов. [8]. Анализ опубликованных ими же геохимических данных с учетом соотношения в их составе литофильных (ТЬ/УЪ—Та/УЪ) и редкоземельных элементов (РЗЭ) позволяет отнести эти базальты к ареальным океаническим плато-базальтам, изливавшимся на поверхности реликта коры континентального типа [9]. В проливе Дрейка таким реликтом могло быть южное продолжение Андийского ороклина Патагонии.
о
и
к
К
•с
г
а\
Ю.Ш.
55°30'
60°00'
з.д.
Рис. 2. Макроструктуры ложа моря Скоша: ЗР — Западный Рифт, КЯ — котловина Ягана, КО — котловина Она, КП — котловина Протектор, ЮВП — Южная возвышенность Пири, СВП — Северная возвышенность Пири, ГП — трог (грабен) Полярштерн, КШ — котловина Шотта,, КД -котловина Дове, ЮВБ — Южная возвышенность Брюса, СВБ — Северная возвышенность Брюса, ПБД — плато Брюса—Дискавери, ЮВД — Южная возвышенность Дискавери, СВД — Северная возвышенность Дискавери.
Н
И
I
Я
й
я
§
£ я
та
§
Я
и
>
та и Я
О
о §
В
>
а\ оо
60°
30°
30°
60°
70°
20°
60°
100°
140°
180°
140°
100°
60°
60° 0
V,
Рис. 4. Океанические платобзальты Мирового океана (по Фроловой и Буриковой, 2002). 1 — реликтовые блоки континентальной коры с океаническими платобазальтами, 2 — реликтовые блоки континентальной коры в Западной Антарктике, 3 — места скважин 35-го рейса б/с "Гломар Челленджер", 4 — контуры мантийного суперплюмажа.
0
В строении этого ороклина примечательно начавшееся примерно в районе 50° ю.ш. дробление западного фланга в сочетании со смещением его в область континентального склона и прогрессирующим к югу опусканием [10].
Новые сведения о строении ложа пролива Дрейка получены методами вертикального электрорезонансного зондирования (ВЭРЗ) и становления короткоимпульсного электромагнитного поля (СКИП) по разрезам от Огненной Земли к Антарктическому полуострову [5]. По этим сведениям континентальный мост в проливе испытал обрушение, особенно резко выраженное со стороны Огненной Земли. Со стороны Антарктического полуострова обрушение имеет характер ступенчатого сброса с углублением молодого одностороннего грабена Южно-Шетландского желоба. В средней части пролива нет признаков продолжения Западного рифта котловины моря Скоша, утыкающегося в разлом Шекклтона и не сыгравшего роли в формировании ложа пролива.
Разлом Шекклтона и подобные ему по простираниям разломы Геро, Анверс идругие в западной части пролива Дрейка отражают сочетание тен-
денции дробления южного продолжения Андийского ороклина и юго-западной окраины внеан-дийской Патагонии с погружением литосферного блока пролива в целом, по разлому Шекклтона, относительно литосферного блока ложа котловины моря Скоша [11] (рис. 2)
В западной части моря Западный рифт, выявленный в свое время судовыми исследованиями, особенно ярко представлен по результатам спутниковой альтиметрии [12]. Масштабы спрединга были ограничены и не смогли повлиять на формирование тектоники ложа за пределами узкого рифтогена. Возникнув над мантийным воздыма-нием в западной части моря, рифт внедрялся в северо-восточном направлении и, проломив цоколь хребта Северный Скоша, замер на внедрении в южную окраину кратона внеандийской Патагонии.
Литосферные блоки ложа моря Скоша за пределами структуры Западного рифта — это платформенные фрагменты жесткой континентальной коры, испытавшие в разной мере процесс обрушения и преобразования в кору переходного типа. Погружения максимальны в котловинах
Ягана, Она и Протектор. Динамика вертикальных движений ярко отражена в морфологии лито-сферного блока центральной части моря. Этот блок детальнейшим образом исследован многолучевым эхолотированием и судовой и вертолетной магнитометрией в экспедиции АНТ-22/4 нис "Полярштерн" [13]. Морфоструктура характеризуется блоковыми дислокациями жесткого фундамента, зондированного сейсмическим профилированием вдоль параллели 59° ю.ш. (рис. 3). Рифты на этом профиле не выявлены. Линейные аномалии магнитного поля традиционно интерпретируются здесь связанными с рифтогенным спредингом [14]. Однако отсутствие в морфо-структуре дна рифтов заставляет предполагать связь аномалий с серпентинитовыми протрузия-ми вдоль трещин жесткого фундамента.
Наиболее крупные возвышенности центральной части моря отмечены банками Пири, Брюса и Дискавери. Банка Пири является пиком обширной Южной возвышенности Пири, отделяемой понижением плато Пири и трогом (грабеном) Полярштерн от обширной Северной возвышенности Пири. В целом этот морфоструктурный комплекс образует западную провинцию центральной области ложа моря Скоша. Восточную составляют возвышенности Брюса и Дискавери, связанные между собой на юге плато Брюса— Дискавери. Они протягиваются к северо-востоку с понижением в районе 57°30'—58°40' ю.ш., за которым поднимаются в форме Северной возвышенности Брюса и Северной возвышенности Дискавери. Между западной и восточной провинциями Центральной плиты лежат котловины Дове и Шотта.
Рельеф плиты формировался в условиях прогрессивного погружения, отразившегося в каскаде плоских, срезанных абразией, вершин подводных гор с глубинами 2400 м (гора Хинца), 2330 м (гора Куренцовой), 2220 м (гора Венцеля), 2025 м (гора Кертца), 1800 м (гора Зейбольда), гора Лазарева (1200 м), гора Дригальского (1100 м) и в рельефе плоских банок Пири (740 м), Брюса (1089 м) и Дискавери (350 м).
Геология ложа центральной части моря Скоша характеризуется образцами, полученными с обнажений фундамента драгами и дночерпателями. На западном обрыве возвышенности Пири они представлены обломками пород древнего докем-брийского кратона. Их упорядоченное положение по вертикали на драгированном сбросовом обрыве и форма свежих обломков позволили судить о их местном происхождении, а не приносе плавучими льдами. Это — гнейсы, слюдистые сланцы верхнего докембрия (абсолютный возраст 579 Ма), граниты нижней юры (183 Ма), риолиты, липариты и базальты средней юры (169—175 Ма), алевролиты и песчаники мела (113 Ма) [11]. Полученный таким образом геологический разрез банки Пири
очень близок разрезу по скважинам 327, 329 и 330 глубоководного бурения в 36-м рейсе б/с "Гломар Челленджер". Он также близок разрезам по скважинам 698, 699 и 700 114-го рейса б/с "Джоидес Резолюшн" на поднятии Северо-Восточное Джорджия и скважинам 701 и 702 на поднятии Ислас Оркадас Эти скважины проходят слои морских отложений от современных до миоцен-палеоценовых, ме
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.