ОКЕАНОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 6, с. 1108-1122
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
ОСОБЕННОСТИ ГЕОХРОНОЛОГИИ ХРЕБТА ВОСТОЧНЫЙ СКОТИЯ
© 2011 г. А. А. Шрейдер1, Ал. А. Шрейдер2, Г. Л. Кашинцев1, Х. Галиндо-Зальдивар3, А. Мальдонадо4, А. Н. Бойко1, Е. И. Евсенко1
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия e-mail: aschr@ocean.ru 2ООО "НИИгазэкономика", Москва, Россия 3Гранадский университет, Гранада, Испания 4Андалузский Институт наук о Земле, Гранада, Испания Поступила в редакцию 14.12.2009 г., после доработки 10.02.2010 г.
Составлена первая карта акустического фундамента, а также новая карта хрон С1—С5Е для области срединно-океанического хребта Восточный Скотия. Анализ составленных карт и выполненные расчеты показали, что разрастание дна на его осях началось на юго-востоке в интервале хронов C5Er—6An (18.52—20.71 млн. лет назад). Максимальных значений порядка 5.3 см/год разрастание дна достигло в интервале хронов C5Bn—C5Br (14.78—15.97 млн. лет назад), после чего разрастание шло с малыми скоростями и вновь стало расти, начиная с 3—6 млн. лет назад в сторону современности. Спрединг в последние 1—2 млн. лет сопровождался пропагейтингом осей в сегментах Е1, Е2, Е4 на юг, а в сегментах Е8, Е9 на север.
ВВЕДЕНИЕ
Современный активный срединно-океаниче-ский хребет Восточный Скотия, открытый во второй половине прошлого века, расположен на востоке и в центральной части моря Скотия [1, 3, 4, 9, 12, 30]. В интервале 55°—60° ю.ш. и 25°—37° з.д. основная часть хребта протягивается меридионально между восточными перифериями Северного и Южного хребтов Скотия более чем на 600 км и представляет собою горстообразное поднятие дна шириной до 500 км с интенсивно расчлененным рельефом. Относительная высота гребня составляет до 2 км над поверхностью примыкающих абиссальных равнин Центральной котловины моря Скотия с запада и Сандвичевой котловины с востока. Глубина котловин близка к 3.5 км.
Ось хребта в целом сейсмически активна и ассоциируется с интенсивной до 1000 нТл амплитудой магнитной аномалией шириною 30—50 км. С востока и запада к ней примыкают линейные магнитные аномалии амплитудой 200—400 нТл с длинами волн 20—40 км, смещенные по нескольким трансформным разломам или перекрывающие друг друга на первые десятки километров. Над хребтом и в прилегающих котловинах были идентифицированы линейные магнитные аномалии С1—С4А [1, 9, 19, 30]. В дальнейшем были выявлены новые палеомагнит-ные аномалии до С5В включительно [10, 11, 32] и затем до С5С [20] и С5С [7].
Вместе с тем, исследователи отмечали крайнюю скудность этих материалов, не позволявшую уверенно идентифицировать как молодые, так и более древние палеомагнитные аномалии. Такое положе-
ние относится и к восстановлению ранних эпизодов эволюции моря Скотия [например, 15]. Линейные магнитные аномалии и трансформные разломы в море Скотия, столь необходимые для восстановления палеогеодинамики региона, до настоящего времени не являются точно определенными и различаются своей рисовкой в различных публикациях. В изучении вопросов палеогеодинамики существенную помощь может оказать комплексное геолого-геофизическое изучение доступных материалов по аномальному магнитному полю, а также восстановление на этой основе геохронологии дна в области хребта и смежных котловин, чему и посвящена настоящая работа.
ПАРАМЕТРЫ АКУСТИЧЕСКОГО ФУНДАМЕНТА
Топографическая карта дна восточной части моря Скотия основана на интеграции данных эхолот-ных промеров и спутниковой альтиметрии. Спутниковые трассы относительно равномерно покрывают район исследований, позволяя в настоящее время строить карты с разрешением между соседними трассами наблюдений в 0.5 мили. Наиболее современной версией такой карты следует признать вариант (рис. 1), основанный на пространственном полуминутном осреднении результатов расчетов математической модели рельефа дна [35].
Цифровая база данных общей мощности осадков для моря Скотия является частью цифровой базы Мирового океана и шельфовых морей, которая была собрана Национальным Геофизическим Цен-
35° з.д. 30° 25°
Рис. 1. Рельеф дна по [35]. Изобаты в м.
тром Данных N0^^ по результатам исследований вдоль профилей нерерывного сейсмсического профилирования, заархивированных в N0^^, а так же сейсмических данных и карт изопахит, доступных как часть Международных Геологического-геофизических Атласов [1, 2]. Контурные карты изопахит для Южного Океана были оцифрованы Деннисом Хейсом из Земной Обсерватории Ламонта-Доэрти. Переведенные в цифровую форму данные были затем гридированы в N0^^ с интервалом сетки 5 х 5 минут дуги с дальнейшим использованием алгоритма сглаживания сплайнами в соответствии с работой [29].
Карта распределения осадков в море Скотия пока отражает лишь наиболее важные черты характера
осадочного тела и лишена подробностей. Вместе с тем анализ распределения мощностей осадков вдоль оси спрединга хребта Восточный Скотия показывает наличие осадков, превосходящих по мощности 50 м и достигающих временами 110 м. Согласно концепции тектоники литосферных плит, в областях существования новой океанической коры только что рожденной на осях спрединга, известных в Мировом океане и задуговых морях, осадки либо отсутствуют, либо минимальны по мощности. С этой точки зрения мощность осадков в рамках используемого файла данных из [34] была уменьшена на 50 м и полученный в результате такого уменьшения новый файл данных был принят нами в качестве рабочего.
35° з.д.
30°
25°
ю.ш.
56°
58°
60°
Рис. 2. Схема акустического фундамента. Изогипсы в км.
Построенное на его основе распределение мощности осадков показало, что мощность их на склонах современного активного срединно-океаниче-ского хребта Восточный Скотия прогрессивно увеличивается до 200 м и далее у подножья хребта достигает величин в 400 м и более. При этом градиент седиментации на восточном склоне превосходит таковой на западном склоне на 15—20%.
Наличие сведений об осадочной толще позволило нам построить первую электронную схему поверхности акустического фундамента для восточной части моря Скотия, которая носит характер первого приближения и отражает лишь наиболее существенные его черты. Из карты (рис. 2) видно, что глубина фундамента в осевой части современного активного срединно-океанического хребта
Рис. 3. Наблюденные [7, 9, 10, 20] и теоретические магнитные аномалии в модели разрастания дна. Положение профилей показано на врезке. Верхняя кромка инверсионного магнитоактивного слоя совпадает с рельефом акустического фундамента. Нижняя поверхность слоя конформна рельефу дна при мощности самого слоя 0.5 км, а намагниченность взята равной 5А/м. Угловые параметры вектора намагниченности взяты в соответствии с параметрами поля осе-симметричного земного диполя, а параметры современного магнитного поля соответствуют таковым в поле DGRF эпохи съемки.
ОСОБЕННОСТИ ГЕОХРОНОЛОГИИ ХРЕБТА 35° в.д. 25°
56° ю.ш. -
1000 нТл
1000 нТл
500 нТл
1000 нТл
1000 нТл
1000 нТл
1000 нТл
5D 5В ■ 5А ; 4А1 3А 2'А ; 5Е 5С5АС ! 5 4 ; 3 ; 2 ,
5AD У
5А: 5 5АС
Восточный Скотия составляет более 2.6 км. По мере движения от оси в сторону она возрастает до 4.5 км. При этом рельеф поверхности акустического фундамента восточнее рифтовой зоны относительно более выположен, чем к западу от нее. На этом фоне разительно отличаются краевые сегменты, примыкающие к трансформным разломам ограничивающих плиту Скотия с севера и юга. Вершины хребта в этих районах лежат на глубинах не превышающих 2.5—2.6 км.
СЕГМЕНТАЦИЯ ХРЕБТА
Наблюденные [7, 9, 10, 20] и теоретические магнитные аномалии в модели разрастания дна для восточной части моря Скотия (рис. 3) свидетельствуют о наличии здесь палеоаномалий до С5Э включительно. Детальный анализ аномального магнитного поля, проведенный в настоящей работе, позволяет идентифицировать также палеоано-малию С5Е и обозначить положение хрона С5Е на карте (рис. 4а, 4б). Отметим, что уверенная идентификация палеоаномалий старше С5 (рис. 3, рис. 4в) на восточном склоне хребта в районах островной дуги часто испытывает существенные трудности. В значительной мере такой идентификации, вероятно, мешает интерференция палеомагнитных аномалий, относящихся к сандвичевой и подстилающей ее южно-американской литосферной плите. Последняя пододвигается под первую в результате субдукции в области Южно-Сандвичего желоба. Согласно оценкам [7, 13] формирование таких участков инверсионного магнитоактивного слоя океанической коры произошло для сандвичесвой плиты во время до хронов С5—С5А (или даже несколько ранее), а для южно-американской плиты в интервале хронов С13-С21.
Интерпретация результатов геомагнитных исследований срединно-океанического хребта Восточный Скотия, проведенных к началу нового века, позволила выявить, что его ось спрединга простирается меридионально и подразделена на 7 отрезков, смещенных трансформными разломами [1, 30]. Дальнейшие исследования позволили выявить разделение оси на 8 [10], а затем на 9 [17] и 10 [14] отрезков (Е1—Е10). При этом отрезки оси не обладают линейной формой [31] и разделены сме-стителями нетрансформного характера.
В настоящей работе проведено объединение и стыковка между собой наиболее современных вер-
сий пространственного положения отдельных отрезков осей, а также анализ сведений о рельефе дна и акустического фундамента, результатов моделирования аномального магнитного поля в рамках концепции тектоники литосферных плит. Эти результаты позволили нам построить новую схему оси спрединга срединно-океанического хребта Восточный Скотия (рис. 4г). Согласно этой схеме ось Е1, посредством предполагаемого ее отрезка северо-восточного простирания, продолжается до северной части Южно-Сандвичевого желоба [22]. Переход между сегментами Е1 и Е2 осуществляется посредством дополнительного длиною около 40 км отрезка оси спрединга [23], отделенного от Е2 тектоническим нарушением [24]. При составлении нашей схемы северное окончание этого дополнительного отрезка (назовем его Е1а) предполагалось не секущим указанное тектоническое нарушение.
Пары осей Е3 и Е4, Е5 и Е6, Е6 и Е7 стыкуются по схеме оверлепинг
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.