ОКЕАНОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 5, с. 920-929
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
СТРУКТУРА ЛИТОСФЕРЫ ФОЛКЛЕНДСКОГО БАССЕЙНА
© 2011 г. А. А. Шрейдер1, Е. Л. Мазо2, А. А. Булычев2, Ал. А. Шрейдер3, Д. А. Гилод2, М. П. Куликова2
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет
3ООО НИИГазэкономика, Москва e-mail: aschr@ocean.ru Поступила в редакцию 09.12.2009 г., после доработки 03.02.2010 г.
Рассмотрены особенности строения земной коры Фолклендского бассейна. Составлены карты гравитационных аномалий в редукции Фая и Буге (2.3 г/см3) и их трансформант. Проведенный комплексный анализ аномального гравитационного поля позволил подтвердить вывод о континентальном происхождении коры. Проведено районирование коры — утоненной, насыщенной интрузиями основного и ультраосновного состава. Построена схема распределения разломов для исследуемой акватории. Сделан вывод о ведущей роли процессов растяжения в истории формирования анализируемой акватории.
ВВЕДЕНИЕ
Фолклендский бассейн характеризуется существенным разнообразием тектонических структур [4, 5, 9—12]. Начало процесса формирования дна акватории связывается с палеозойским временем, когда в процессе разделения Америки, Африки и Антарктиды: сформировались террейны, объединившиеся в единый континентальный блок — Фолклендское плато [6, 7, 9, 12]. Взаимоотношения отдельных блоков в пределах современной акватории Фолклендского бассейна может быть изучено только на основании комплексной интерпретации доступной геолого-геофизической информации. Однако до настоящего времени количество информации остается ограниченным, чем обусловлена схематичность различного рода структурно-тектонических построений. Одним из важнейших инструментов преодоления указанных сложностей является моделирование данных потенциальных полей во взаимосвязи с другими геолого-геофизическими данными. Настоящая работа посвящена первому представлению результатов моделирования.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАННЫЕ
В исследовании использованы данные спутниковых альтиметрических наблюдений, аномалий силы тяжести в редукции в свободном воздухе, сведения о рельефе дна, глубине поверхности консолидированного фундамента [4, 16]. Проведен расчет аномального гравитационного поля в редукции Буге (с плотностью промежуточного слоя а = 2.3 г/см3).
В ходе исследования проведены расчеты различных трансформаций гравитационного поля и проведен анализ его локальных особенностей.
Для сопоставления сейсмичности Фолклендского бассейна с особенностями строения литосферы в настоящей работе использован электронный банк сейсмологической информации и8С8, собранной за последние семьдесят лет [14, 15].
АНОМАЛЬНОЕ ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ
По данным спутниковых альтиметрических наблюдений была построена карта аномального поля силы тяжести в редукции Фая (рис. 1а). Акватория Фолклендского плато характеризуется средними положительными значениями аномального поля до +20 мГал. По характеру поля ее условно можно разделить на три области. Первая обширная область приурочена к западной части исследуемой акватории [4], в центре которой находятся Фолклендские острова. Локальные слабоотрицательные аномалии (—20 мГал), расположенные в центре области окружены широким кольцом положительных аномалий (более +40 мГал). Вторая область — центральная часть Фолклендского плато. Характеризуется почти изометричной положительной аномалией (более +40 мГал). Третья область приурочена территориально к банке Мориса-Юинга. Представляет собой несколько мелких относительно более интенсивных положительных аномалий (более +60 мГал), объединенных в одну обширную положительную аномальную область. Минимальные значения поля (до —180 мГал) приурочены к Фолклендскому желобу, ярко выраженному широкой зоной интенсивных отрицательных аномалий субширотного простирания. Максимальные значения (+240 мГш), в свою очередь, к хребту Северный Скотиа, представленному в поле зоной положительного знака, объединяющей ряд очень интенсивных аномалий. Северный край плато, представленный в рельефе
Фолклендским разломом, выражен в поле узкой линейной зоной интенсивных отрицательных аномалий (менее —100 мГл), совпадающих по простиранию непосредственно с разломом.
На основе программного обеспечения, разработанного на кафедре геофизических методов исследований земной коры геологического факультета МГУ, с использованием полученных данных альти-метрических наблюдений, было рассчитано аномальное гравитационное поле в редукции Буге (с плотностью промежуточного слоя а = 2.3 г/см3) (рис. 1б). Средние значения аномального поля на акватории Фолклендского плато имеют положительный знак и составляют от 60 до 180 мГш. На этом фоне четко выделяется положительная аномальная область, приуроченная к центральной части акватории. Область Фолклендских островов характеризуется отрицательными значениями поля. Банка Мориса-Юинга в аномальном поле явно не выражена. Акватория Фолклендского желоба, ограничивающая плато с юга, представлена в поле зоной субширотного простирания, объединяющей несколько протяженных слабоинтенсивных отрицательных аномалий. Южнее, над хребтом Северный Скотиа, наблюдается полоса весьма интенсивных положительных аномалий, достигающих значений +260 мГал. Северный край Фолклендского плато представляет собой линейную аномальную зону положительного знака (более 180 мГш), совпадающую по простиранию с Фолклендским разломом.
ТРАНСФОРМАЦИИ АНОМАЛЬНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
На основе программного обеспечения, разработанного на кафедре геофизических методов исследования земной коры геологического факультета МГУ и интерпретационного комплекса "COSCAD", разработанного на геофизическом факультете МГГРУ были проведены расчеты различных трансформаций аномального гравитационного поля в редукции Буге (с плотностью промежуточного слоя а = 2.3 г/см3) [13]. Цель различных способов трансформации гравитационных аномалий заключается в том, чтобы из суммарного гравитационного поля выделить аномалии интересующих нас при решении конкретной геологической задачи объектов.
Чтобы выделить в поле особенности, обусловленные строением осадочного слоя, коры, подко-ровой литосферы были рассчитаны различные трансформации поля силы тяжести в редукции Буге: пересчет в верхнее полупространство; расчет аномалий поля по методу Саксова-Нигарда; вычисление вертикальных производных первого и второго порядка; разложения поля на составляющие аномальные компоненты; выделение и построение осей линейных аномалий [1—3, 13].
Осреднением и аналитическим продолжением аномалий в верхнее полупространство подавляются высокочастотные составляющие гравитационного поля. Таким образом, пересчет поля в верхнее полупространство позволяет выделить региональные особенности, так как приводит к обобщению характера гравитационного поля [1].
Трансформация по методу Саксова-Нигарда позволяет выделять аномалии, связанные с источниками, расположенными в некотором интервале глубин. При расчете остаточная аномалия получается как разность среднего значения Д^ на окружностях двух радиусов Я1 и Я2 и таким образом освобождается от влияния регионального фона [1].
Для разделения локальных и региональных аномалий широко применяется вычисление производных аномального поля. При вычислении высших производных подчеркиваются локальные аномалии и исключаются или подавляется региональная составляющая аномального поля. Хорошо удается выделить локальные аномалии силы тяжести при использовании метода вертикального градиента. Такой пересчет приводит к концентрации локальных аномалий вокруг эпицентров возмущающих масс [1-3].
Задачу трансформации гравитационных аномалий можно рассматривать, как процесс частотной фильтрации, а различные способы трансформаций уподоблять частотным фильтрам с соответствующими характеристиками [1-3, 13].
Для выделения региональных особенностей строения поля были проведены расчеты трансформаций аномального гравитационного поля в редукции Буге по методу Саксова-Нигарда при различных радиусах Я1 и Я2, пересчет поля в верхнее полупространство на высоту. Наиболее оптимальным были признаны Я1 = 100 км, Я2 = 250 км и высота пересчета Н = 30 км. Также была выделена низкочастотная составляющая аномального гравитационного поля в редукции Буге (2.3 г/см3) (рис. 2а-2в).
Карта поля пересчитанного на высоту (Н = 30 км) проанализирована и представлена в виде схемы (рис. 2б). Вся исследуемая акватория характеризуется отрицательными значениями поля, за исключением нескольких областей, имеющих положительные значения. Обширная область положительных значений расположена в западной части акватории. Самые интенсивные аномалии положительного знака приурочены к области хребта Северный Ско-тиа, а самые интенсивные отрицательные — к Фолклендскому желобу.
Низкочастотная составляющая гравитационного поля хорошо коррелирует по конфигурации аномальных областей в плане с трансформантой поля пересчитанного на высоту 30 км (рис. 2а).
Трансформация по методу Саксова-Нигарда (рис. 2в) позволяет выделить дополнительные региональные особенности аномального поля. Положи-
чо ы ю
51.5°
292° з.д.
322° 48° ю.ш.
(б)
292° з.д. 296° 300° 304° 308°
_I_I_I_I_
-51°
ю.ш.
Рис. 1. (а) — Карта аномального гравитационного поля в редукции Фая. Изолинии гравитационного поля в мГал.
(б) — Карта аномального гравитационного поля в редукции Буге (плотность промежуточного слоя 2.3 г/см3, 1 — положение широтного профиля). Изолинии гравитационного поля в мГал.
(а)
-1000 км -500 0 500 1000
J_I_I_I_I
Рис. 2. Схемы аномальных областей, построенных по трансформантам гравитационного поля:
(а) - Низкочастотная составляющая. 1 - области положительных значений, 2 - градиентная зона, 3 - оси отрицательных аномалий, 4 - оси положительных аномалий.
(б) - Пересчет на высоту Н = 30 км. 1 - области положительных значений, 2 - интенсивные положительные аномалии, 3 - области отрицательных значений, 4 - градиентная зона, 5 - оси интенсивных отрицательных аномалий.
(в) - Метод Саксова-Нигарда (Л1 = 100 км, Л2 = 250 км). 1 - области положител
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.