1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геотектоника
  4. № 4, 2023

Геотектоника, 2023, № 4, стр. 32-55

Строение литосферы и условия формирования подводных поднятий приантарктического сектора Южной Атлантики на основе плотностного и физического моделирования

Е. П. Дубинин 1, 2, Д. А. Рыжова 1, 2, *, А. И. Чупахина 1, А. Л. Грохольский 1, А. А. Булычев 2

1 Научно-учебный Музей Землеведения МГУ им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, д. 1, Ленинские горы, Россия

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет
119991 Москва, д. 1, Ленинские горы, Россия

* E-mail: dasha_0292r@mail.ru

Поступила в редакцию 21.04.2023
После доработки 03.06.2023
Принята к публикации 16.06.2023

Аннотация

Кинематическая реорганизация границ плит, сопровождаемая отмиранием старых и формированием новых центров спрединга и проявлениями плюмовой магматической активности в юго-восточной части антарктического сектора Южной Атлантики, привела к формированию сложного структурного плана региона. Следствием этих процессов стало образование системы хребтов, поднятий и плато, имеющих различную морфологическую выраженность и различные геофизические характеристики. Результаты плотностного моделирования строения коры и тектоносферы по профилям, протягивающимся от Фолклендского плато до Мозамбикского хребта и пересекающим серию поднятий и хребтов, разделенных глубоководными котловинами, показали, что поднятия имеют различное строение коры, что свидетельствует о различном их происхождении. Условия формирования подводных поднятий разных типов, были изучены на основании физического моделирования. Построена новая экспериментальная модель формирования литосферы и подводных поднятий региона, важную роль в которой сыграли раскол крупной магматической провинции Агульяс на собственно плато Агульяс и поднятие Северо-Восточная Георгия, аккреция океанической коры на спрединговом хребте Агульяс и последующий перескок оси спредингового хребта Агульяс, приведший к прекращению спрединга на этом хребте и формированию южного сегмента Срединно-Атлантического хребта и сопряженных поднятий Метеор и Айлос Оркадас. Перескоки осей спрединга, сопровождаемые периодической активностью горячих точек сыграли важную роль в формировании подводных поднятий разных генетических типов, что в свою очередь предопределило различное строение их коры.

Ключевые слова: литосфера, кора, спрединг, Атлантика, Срединно-океанический хребет, Срединно-Атлантический хребет, палео-хребет, подводные поднятия, магматические провинции, плотностное и физическое моделирование

Список литературы

  1. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П. Аналоговое моделирование структурообразующих деформаций литосферы в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов // Геотектоника. 2006. № 1. С. 76‒94.

  2. Дубинин Е.П., Грохольский А.Л., Макушкина А.И. Физическое моделирование условий образования микроконтинентов и краевых плато континентальных окраин // Физика Земли. 2018. № 1. С. 69‒82.

  3. Дубинин Е.П., Сущевская Н.М., Грохольский А.Л. История развития спрединговых хребтов Южной Атлантики и пространственно-временнóе положение тройного соединения Буве // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1. № 5. С. 423‒443.

  4. Дубинин Е.П., Кохан А.В., Тетерин Д.Е., Грохольский А.Л., Курбатова Е.С., Сущевская Н.М. Тектоническое строение и типы рифтогенных бассейнов моря Скотия, Южная Атлантика // Геотектоника. 2016. № 1. С. 41‒61.

  5. Дубинин Е.П., Грохольский А.Л. Особенности структурообразования в процессе развития литосферы Аденского залива (физическое моделирование) // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11. № 3. С. 522‒547.

  6. Дубинин Е.П., Чупахина А.И., Грохольский А.Л. Физическое моделирование условий формирования подводных поднятий Метеор и Айлос Оркадас (Южная Атлантика) // Океанология. 2023. Т. 63. № 3. С. 482‒491.

  7. Лейченков Г.Л., Гусева Ю.Б., Гандюхин В.В., Иванов С.В. Строение земной коры и история геологического развития осадочных бассейнов индоокеанской акватории Антарктики. ‒ С-Пб: ИЦ “Академия”, 2015. 200 с.

  8. Лейченков Г.Л., Сущевская Н.М., Беляцкий Б.В. Геодинамика атлантического и индийского секторов Южного океана // ДАН. 2003. Т. 391. № 5. С. 675–678.

  9. Пейве А.А., Зителлини Н., Перфильев А.С., Мазарович А.О., Разницин Ю.Н., Турко Н.Н., Симонов В.А., Аверьянов С.Б., Бортолуци Д., Булычев А.А., Гасперини Л., Гилод Д.А., Гладун В.А., Евграфов Л.М., Ефимов В.Н. и др. Строение Срединно-Атлантического хребта в районе тройного сочленения Буве // ДАН. 1994. Т. 338. № 5. С. 645‒648.

  10. Пейве А.А., Перфильев А.С., Пущаровский Ю.М., Симонов В.А., Турко Н.Н., Разницин Ю.Н. Строение района южного окончания Срединно-Атлантического хребта (тройное сочленение Буве) // Геотектоника. 1995. № 1. С. 51‒68.

  11. Пущаровский Ю.М. Тектоника и геодинамика спрединговых хребтов Южной Атлантики // Геотектоника. 1998. № 4. С. 41‒52.

  12. Рыжова Д.А., Коснырева М.В., Дубинин Е.П., Булычев А.А. Строение тектоносферы Мозамбикского и Мадагаскарского хребтов по геофизическим данным // Вестн. МГУ. Сер.4. Геология. 2021. № 6. С. 20‒29.

  13. Удинцев Г.Б., Береснев А.Ф., Куренцова Н.А. и др. Пролив Дрейка и море Скоша – океанские ворота Западной Антарктики. ‒ В кн.: Строение и история развития литосферы. ‒ Т. 4 ‒ Вклад России в Международный Полярный год. ‒ М.: Paulsen, 2010. С. 66‒90.

  14. Шеменда А.Н. Критерии подобия при механическом моделировании тектонических процессов // Геология и геофизика. 1983. № 10. С. 10‒19.

  15. Ben-Avraham Z., Hartnady C.J.H., le Roex A.P. Neotectonic activity on continental fragments in the Southwest Indian Ocean: Agulhas Plateau and Mozambique Ridge // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. B4. P. 6199‒ 6111.

  16. Bradford M.C., Hailwood E.A. Magnetostratigraphy of Sediments from Sites 701 and 702. ‒ In: SubAntarctic South Atlantic. ‒ Proceedings of Scientific Results ODP, Leg. 114. ‒ (Ocean Drilling Program, Sci. Prospects. College Station, TX. 1991. Vol. 114). P. 359‒366.

  17. Brenner C., La Brecque J.L. Bathymetry of the Georgia Basin and environs. ‒ In: Sub-Antarctic South Atlantic. ‒ Proc. Sci. Results ODP, Leg. 114. ‒ (Ocean Drilling Program, Sci. Prospects. College Station, TX. 1988. Vol. 114). P. 23‒26.

  18. Ciesielski P.R., Kristoffersen Y., Hailwood E.A., et al. Site 698. – In: SubAntarctic South Atlantic. ‒ Proc. Sci. Results ODP, Leg. 114. ‒ (Ocean Drilling Program, Sci. Prospects. College Station, TX. 1988. Vol. 114). P. 87‒ 254.

  19. Cox K.G. Karoo igneous activity, and the early stages of the break-up of Gondwanaland. ‒ In: Magmatism and the Causes of Continental Break-Up. ‒ Ed.by B.C. Storey, T.Alabaster, R.J. Pankhurst ‒ (Geol. Soc., London, Spec. Publ. 1992. Vol. 68). P. 137‒148.

  20. Eagles G., Jokat W. Tectonic reconstructions for paleobathymetry in Drake Passage // Tectonophysics. 2014. Vol. 611. P. 28‒50.

  21. Eagles G., König M. A model of plate kinematics in Gondwana breakup // Geophys. J. Int. 2008. Vol. 173. P. 703–717.

  22. Evans H.F., Westerhold T., Channell J.E.T. ODP Site 1092: Revised Composite Depth Section has Implications for Upper Miocene 'Cryptochrons' // Geophys. J. Int. 2004. Vol. 156. No. 2. P. 195‒199.

  23. Fischer M.D., Uenzelmann-Neben G., Jacques G., Werner R. The Mozambique Ridge: A document of massive multistage magmatism // Geophys. J. Int. 2017. Vol. 208. No. 1. P. 449‒467.

  24. Galindo-Zaldivar J., Balanya J., Bohoyo F., Jabaloy A. Active crustal fragmentation along the Scotia–Antarctic plate boundary east of the South Orkney Microcontinent (Antarctica) // Earth Planet. Sci. Lett. 2002. Vol. 204. P. 33‒46.

  25. Gohl K., Uenzelmann-Neben G. The crustal role of the Aguhlas Plateau, southwest Indian Ocean: Evidence from seismic profiling // Geophys. J. Int. 2001. Vol. 144. P. 632‒646.

  26. Hanyu T., Nogi Y., Fujii M. Crustal formation and evolution processes in the Natal Valley and Mozambique Ridge, off South Africa // Polar Science. 2017. Vol. 13. P. 66‒81.

  27. Hastie W.W., Watkeys M.K., Aubourg C. Magma flow in dyke swarms of the Karoo LIP: implications for the mantle plume hypothesis. // Gondwana Research. 2014. Vol. 25. P. 736‒755.

  28. Hoernle K., Schwindrofska A., Werner R., van den Bogaard P., Hauff F., Uenzelmann-Neben G., Garbe-Schönberg D.D. Tectonic dissection and displacement of parts of Shona hotspot volcano 3500 km along the Agulhas-Falkland Fracture Zone // Geology. 2016. Vol. 44. No. 4. P. 263‒266.

  29. Jacques G., Hauff F., Hoernle K. et al. Nature and origin of the Mozambique Ridge, SW Indian Ocean // Chem. Geol. 2019. Vol. 507. P. 9‒22.

  30. Kent D.V., Gradstein F.M. A Jurassic to recent chronology. ‒ In: The Western North Atlantic Region. ‒ (GSA. 1986. Vol. M). P. 45‒50.

  31. König M., Jokat W. The Mesozoic breakup of the Weddell Sea // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. P. 1‒28.

  32. König M., Jokat W. Advanced insights into magmatism and volcanism of the Mozambique Ridge and Mozambique Basin in the view of new potential field data // Geophys. J. Int. 2010. Vol. 180. No. 1. P. 158‒180.

  33. Kristoffersen Y., Labrecque J. On the tectonic history and origin of the Northeast Georgia Rise. ‒ In: SubAntarctic South Atlantic. ‒ Proc. Sci. Results ODP, Leg. 114. ‒ (Ocean Drilling Program, Sci. Prospects. College Station, TX. 1991. Vol. 114). P. 23‒38.

  34. Labrecque J.L., Ciesielski P.F., Clement B. Sub-Antarctic South Atlantic. ‒ in: Proceedings of Scientific Results ODP, Leg. 114. ‒ (Ocean Drilling Program, Sci. Prospects. 1987. Vol. 114), p. 135.

  35. Labrecque J.L., Hayes D.E. Seafloor spreading history of the Agulhas Basin // Earth Planet. Sci. Lett. 1979. Vol. 45. No. 2. P. 411‒428.

  36. Laughton A.S., Matthews D.H., Fisher R.L. The structure of the Indian Ocean. ‒ In: The Sea; Ideas and Observations. ‒ Ed.by M. Hill, (NY, USA. 1970. Vol. 4. Is. 2). P. 543‒586.

  37. Lawver L.A., Gahagan L.M., Dalziel I.W.D. A tight fit-early Mesozoic Gondwana: A plate reconstruction perspective // Mem. Nat. Inst. Polar Res. Spec. 1998. Iss. 53. P. 214‒229.

  38. Le Roex A., Class C., O’Connor J., Jokat W. Shona and discovery aseismic ridge systems, South Atlantic: Trace element evidence for enriched mantle sources // J. Petrol. 2010. Vol. 51. No. 10. P. 2089‒2120.

  39. Leinweber V.T., Jokat W. The Jurassic history of the Africa-Antarctica corridor – new constraints from magnetic data on the conjugate continental margins // Tectonophysics. 2012. Vol. 530–531. P. 87‒101.

  40. Marks K.M., Stock J.M. Evolution of the Malvinas Plate south of Africa // Marin. Geophys. Res. 2001. Vol. 22. P. 289‒302.

  41. Marks K.M., Tikku A.A. Cretaceous reconstructions of East Antarctica, Africa and Madagascar // Earth Planet. Sci. Lett. 2001. Vol. 186. P. 479‒495.

  42. Martos Y.M., Galindo-Zaldívar J., Catalán M., Bohoyo F., Maldonado A. Asthenospheric Pacific-Atlantic flow barriers and the West Scotia Ridge extinction // J. Geophys. Res. 2014. Vol. 41. P. 43‒49.

  43. Matsinhe N.D., Tang Y., Li CF. et al. The crustal nature of the northern Mozambique Ridge, Southwest Indian Ocean // Acta Oceanologica Sinica. 2021. Vol. 40. No. 7. P. 170‒182.

  44. Meyer B., Chulliat A., Saltus R. Derivation and Error Analysis of the Earth Magnetic Anomaly Grid at 2 arc min Resolution Version 3 (EMAG2v3) // Geochem. Geophys. Geosyst. 2017. Vol. 18. P. 4522‒4537.

  45. Mueller C.O., Jokat W., Schreckenberger B. The crustal structure of Beira High, central Mozambique—Combined investigation of wide-angle seismic and potential field data // Tectonophysics. 2016. Vol. 683. P. 233‒ 254.

  46. Mueller C.O., Jokat W. The initial Gondwana break-up: A synthesis based on new potential field data of the Africa-Antarctica Corridor // Tectonophysics. 2019. Vol. 750. P. 301‒328.

  47. Muller R.D., Sdrolias M., Gaina C., Roest W.R. Age, spreading rates, and spreading asymmetry of the world’s ocean crust // Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. Vol. 9. No. 4. P. 1‒19.

  48. Parsiegla N., Gohl K., Uenzelmann-Neben G. The Agulhas Plateau: Structure and evolution of a large igneous province // Geophys. J. Int. 2008. Vol. 174. P. 336‒350.

  49. Pérez Díaz L, Eagles G. Constraining South Atlantic growth with seafloor spreading data // Tectonics. 2014. Vol. 33. No. 9. P. 1848‒1873.

  50. Raymond C.A., LaBrecque J.L., Kristoffersen Y. Islas Orcadas Rise and Meteor Rise: The tectonic and depositional history of two aseismic plateaus from sites 702, 703, and 704. – In: Sub-Antarctic South Atlantic. ‒ Proc. Sci. Results ODP, Leg. 114. ‒ (Ocean Drilling Program, Sci. Prospects. College Station, TX. 1991. Vol. 114). P. 5‒22.

  51. Reeves C. V. et al. Insight into the Eastern Margin of Africa from a new tectonic model of the Indian Ocean // Geol. Soc. London, Spec. Publ .2016. Vol. 431. No. 1. P. 299‒323.

  52. Reeves C.V., de Wit M.J. Making ends meet in Gondwana: retracing the transforms of the Indian Ocean and reconnecting continental shear zones // Terra Nova. 2000. Vol. 12. No. 6. P. 272‒282.

  53. Riley T.R., Leat P.T., Curtis M.L., Millar L.L., Fazel A. Early-Middle Jurassic dolerite dykes from western Dronning Maud Land (Antarctica): Identifying mantle sources in the Karoo large igneous province // J. Petrol. 2005. Vol. 46. P. 1489‒1524.

  54. Sandwell D.T., Müller D., Smith W.H.F., Garcia E., Francis R. New global marine gravity from CryoSat-2 and Jason-1 reveals buried tectonic structure // Science. 2014. Vol. 346. No. 6205. P. 65‒67.

  55. Schaeffer A.J., Lebedev S. Global shear speed structure of the upper mantle and transition zone // Geophys. J. Int. 2013. Vol. 194. P. 417‒449.

  56. Schimschal C.M., Jokat W. The Falkland Plateau in the context of Gondwana breakup // Gondwana Research. 2019. Vol. 68. P. 108‒115.

  57. Shemenda A.I., Grokholsky A.L. A formation and evolution of overlapping spreading centers (constrained on the basis of physical modeling) // Tectonophysics. 1991 Vol. 199. P. 389‒404.

  58. Shemenda A.I., Grocholsky A.L. Physical modeling of slow seafloor spreading // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 9137‒9153.

  59. Simmons N.A., Myers S.C., Johannesson G., Matzel E. LLNL-G3Dv3: Global P wave tomography model for improved regional and teleseismic travel time prediction // J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117. No. B10. P. 1‒28.

  60. Simpson E.S.W., Schlich R., et al. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project. ‒ (Washington, U.S. Govern. Print. Office. 1974. Vol. 25). P. 1‒873.

  61. Sleep N.H. Ridge-crossing mantle plumes and gaps in tracks // Geochem. Geophys. Geosyst. 2002. Vol. 3. No. 12. P. 1‒33.

  62. Thompson J. O., Moulin M., Aslanian D., de Clarens P., Guillocheau F. New starting point for the Indian Ocean: Second phase of breakup for Gondwana // Earth-Science Rev. 2019. Vol. 191. P. 26‒56.

  63. Torsvik T.H., Rousse S., Labails C., Smethurst M.A. A new scheme for the opening of the South Atlantic Ocean and the dissection of an Aptian salt basin // Geophys. J. Int. 2009. Vol. 177. No. 3. P. 1315‒1333.

  64. Tucholke B.E., Houtz R.E., Barrett D.M. Continental crust beneath the Agulhas Plateau, Southwest Indian Ocean // J. Geophys. Res.1981. Vol. 86. P. 3791‒3806.

  65. Vérard C., Flores K., Stampfli G. Geodynamic reconstructions of the South America–Antarctica plate system // J. Geodynamics. 2012. Vol. 53. P. 43‒60.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геотектоника

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал