Строение и история развития литосферы

Структура аномального гравитационного поля Центральной Плиты получена по данным спутниковой альтиметрии (Sandwell, Smith, 1997, Smith, Sandwell, 1997) и набортным гравиметром НИС «Полярштерн», и топографически корректирована в редукции Буге (Schenke, Zenk 2006). На Провинциях Пири-Геттинген и Брюс-Дискавери и смежных с ними платформах континентальных кратонов к северу и к югу от моря Скоша наблюдается очевидное сходство характера гравитационного поля.

Структура аномального магнитного поля была показана П.Ф. Баркером на карте «Тектоника Дуги Скоша», и обсуждалась с целью определения возраста Центральной Плиты. Линейные аномалии широтного простирания, обнаруженные в котловине Шотта и частично к югу от неё, в котловине Дове, были идентифицированы, как 5, 5с и 6, что соответствует возрасту 10 ма, 17 ма и 20 ма. Баркером и другими авторами было высказано предположение, что названные линейные магнитные аномалии соответствуют истории спрединга в локальном рифте. Осевая аномалия предполагаемого рифта должна находиться, предположительно, на оси котловин Шота и Дове. Спрединг сопровождался образованием котловин Центральной Плиты и горизонтальным движением к северу крупного фрагмента континентальной коры. Этот фрагмент былого континентального моста был смещен к северу и представляет собой теперь блок острова Южная Джорджия в восточной части хребта Северный Скоша. Подобные представления были высказаны о рифте, предполагаемом вдоль оси котловины Протектор и Она. Мы не находим в рельефе дна и в структуре фундамента этих котловин признаков типичных рифтовых структур и предполагаем, что происхождение наблюдаемых там линейных магнитных аномалий связано с диапиризмом серпентинизированных ультраосновных пород, протрудированных от обширного воздымания (плюма) верхней мантии, сквозь трещины, образование которых вызвано растяжением. Идентификация геологического возраста этих аномалий кажется нам поэтому сомнительной. Происхождение котловин рассматривается нами, как результат растяжения глубинных частей коры и блоковых дислокаций жесткого кратонного фундамента. Некоторые части этого фундамента испытывали относительно большее погружение, чем возвышенности. Другой причиной погружения дна котловин можно предполагать прогревание коры мантийным плюмом и излияниями базальтовых покровов, остывание которых вызывало погружение под их возросшим весом и сопровождалось эклогитизацией коровых корней. Происхождение котловины Шотта могло быть вызвано ударом большого астероида.

Геокинематика в области пролива Дрейка и Центральной части моря Скоша выясняется по данным геокинематического мониторинга, ведущегося на сети опорных станций спутниковой геодезии, установленных на Антарктическом полуострове, на нескольких Антарктических островах, в Южной Америке, на о. Гоф, на Южно-Атлантическом хребте и в Южной Африке Сопоставление полученных векторов горизонтальных смещений по азимуту 30°-40° позволяет определить отставание Антарктического полуострова с Антарктическими острововами и хребтом Южный Скоша от континентальных плит Южной Америки и Южной Африки в размере примерно 5 мм/год. Поскольку плиты континентов имеют весьма глубокие корни, то их движения во времени должны обладать большой инерционной стабильностью, и наблюдаемые сейчас движения могут быть экстраполированы в геологическое прошлое. Вероятный результат растяжения коры между Патагонией и Западной Антарктидой за период 20–30 ма мог привести к образованию серии разломов и трещин растяжения, суммарной шириной порядка 50–60 миль. Это растяжение могло сказаться на возникновении разлома Шекклтона и параллельных ему разломов на ложе пролива Дрейка и в западной части моря Скоша. Сказалось оно и на возникновении широтно ориентированных Фолклендского трога, желоба Шаг и Южно-Оркнейского, а также и желобов в пределах Грабена Полярштерн в центральной части ложа моря Скоша.

6. Интерпретация

Выполненный нами синтез данных, полученных в морских экспедициях, позволяет предложить гипотезу о том, что плита ложа пролива Дрейка и Центральная плита моря Скоша является крупными фрагментами Патагонии, её Андийского ороклина и вне-Андийского кратона. Весь пояс пространства между Южной Америкой на севере и Антарктическим полуостровом и хребтом Южный Скоша на юге оценивается нами, как ареал вероятного нахождения реликтовых фрагментов межконтинентального моста, палео-Земля Дрейка-Скоша. Такие фрагменты были отделены от своего материнского кратона в процессе длительноых, но весьма умеренных по амплитуде горизонтальных смещений, растяжения, отмечаемого сейчас геокинематическим мониторингом, и испытали погружения до современных глубин пролива Дрейка и котловины моря Скоша. Погружение испытали и смежные области вне-Андийской Патагонии – банка Мориса Юинга, поднятие Северовосточное Джорджия и Ислас Оркадас на северном обрамлении моря, и Антарктический полуостров с примыкающими к нему островами, и хребет Южный Скоша с микроконтинентом Южно-Оркнейских островов.

Основанием для такой гипотезы служат морфология ложа пролива Дрейка и Центральной Плиты моря Скоша, сведения о структуре осадочного чехла и жесткого фундамента, сходного с фундаментом Фолклендского плато и его восточного продолжения, вплоть до поднятия Ислас Оркадас, и со структурой Южно-Оркнейского микроконтинента. В пользу нашей гипотезы возможность интерполировать геологическую информацию о возвышенностях южной части Центральной Плиты на её северную часть, опираясь на сходство структуры поля силы тяжести по всему поясу пролива Дрейка и Центральной плиты моря Скоша и по смежным частям Патагонских Анд, вне-Андийской Патагонии и Западной Антарктиды. Существование в рельефе дна ряда уровенных поверхностей, несомненно, свидетельствует о погружениях предполагаемого пояса фрагментов континентальных кратонов, который мы предлагаем назвать палео-Землей Дрейка-Скоша (рис. 13, 14). Открытым вопросом остается, как нам кажется, вопрос о развитии котловин Ягана и Она в западной части ложа моря Скоша за пределами морфоструктур угасшего рифта. Признаки рифтогенных структур в этих котловинах не столь очевидны. Возможно, что образование этих котловин явилось следствием сочетания усилий растяжений и сдвиговых надвигов, наложенных на жесткий фундамент межконтинентального моста, взломанный недолговечным Западным рифтом моря Скоша (Lodolo et al., 1997, Lodolo et al., 2006).

Рис. 13. Морфология рифтов, поперечных разломов, возвышенностей (палео-Земель), и внерифтовых котловин наибольшего погружения реликтов палео-Земель в области пояса пролива Дрейка – моря Скоша Обозначения – КЯ —, котловина Ягана, КО – котловина Она, КП – котловина Протектор, ВТ – возвышенность Террор, ВГ – возвышенность Геттинген, ГП – грабен Полярштерн, ПП – плато Пири, ВП – возвышенность Пири, КШ – котловина Шотта, КД – котловина Дове, ЮВБ – южная возвышенность Брюса, ПБ-Д – плато Брюса-Дискавери, СВБ – северная возвышенность Брюса, СВД – Северная возвышенность Дискавери, ЮВД – возвышенность Дискавери.

Рис. 14 – Пояс вероятных реликтов палео-Земель пролива Дрейка-моря Скоша

Открытие океанских ворот этого пояса было, вероятно, постепенным – начавшись с обрушения в проливе Дрейка ороклина Андийской Патагонии палео-Земли Дрейка, оно продолжалось в ходе развития Западного Рифта и образования фланговых к нему котловин Ягана и Она в северо-западной части моря Скоша, а затем при опускании высоких массивов провинций Пири-Геттинген и Брюса-Дискавери на Центральной плите моря. Движение водного потока из Тихого океана в Атлантику шло на первом этапе через пролив Дрейка и северо-западную часть моря Скоша к проломленной Западным рифтом седловине Северного хребта Скоша близ 48°з.д., но позднее могло сместиться к югу и проходить на восток через седловины между возвышенностями погружавшейся палео-Земли Скоша.

Литература

Баркер П.Ф. Море Скоша, рельеф дна, линейные магнитные аномалии, сейсмичность, стр. 60–61 // в Международном Геолого-Геофизическом Атласе Атлантического Океана, М. 1990, 158 с.

Галимов Э.М., Удинцев Г.Б., Шенке Г.В., Шоене Т. Геодинамические исследования в Западной Анрарктике // Вестник РАН, 1999, т. 69, № 2, с. 111–119

Гордин В.М. Аномальное магнитное поле Мирового океана и гипотеза Вайна-Меттьюза. В сборнике Гордин В.М. Избранные труды. – М: ИФЗ РАН, 2007, с. 63–92

Кавун М.М., Винниковская О.С. Геологическое строение северо-западной части моря Уэдделла (Антарктика) // Бюлл. МОИП, отд. геол., 1993, т. 68. вып. 4, с.83–95

Куренцова Н.А., Удинцев Г.Б. Основные черты строения и эволюции южной части моря Скоша, Западная Антарктика // Тихоокеанская геология, 2004, т. 23, № 5, с. 25–39

Удинцев Г.Б., Арнтц В., Удинцев В.Г. и др., Новые данные о строении островной дуги Скоша, Западная Антарктика // Докл. РАН, 2003, т. 388, № 2, с. 254–257

Удинцев Г.Б., Шенке Г.В. Очерки геодинамики Западной Антарктики // М. ГЕОС, 2004, 132 с.

Удинцев Г.Б., Шенке Г.В., Бейер А. и др. Плато Пири – осколок Гондваны, заслон в океанских воротах Западной Антарктики в море Скотия как часть биполярной машины климата Земли // Докл. РАН, 2006, т. 408, № 1, с. 113–117

Удинцев Г.Б., Куренцова Н.А., Кольцова А.В., Домарацкая Л.Г. Платобазальтовый магматизм дна морей Западной Антарктики, Южный океан // М., Докл АН, 2009, т. 424, № 1, с. 111–117

Фролова Т.И., Бурикова И.А. Магматические формации современных геотектонических обстановок // М., Изд. Московского Университета, 1997, 320 с.

Фролова Т.И., Бурикова И.А. Платобазальтовый магматизм и океанообразование // Сборник Спорные аспекты тектоники плит и возможные альтернативы. М., ИФЗ РАН, 2002, с. 30–48

Barker P.F., Dalziel I.W.D., Storey B.C. Tectonic development of the Scotia arc region // The Geology of Antarctica, Oxford, Clarendon Press, 1991, P. 215–248

Barker P.F., Burrel J. The opening of Drake Passage // Mar.Geol.,1977, 25, p.15–34

Barker P., Thomas E. Potential of the Scotia Sea Region for Determining the Onset and Development of the Antarctic Circumpolar Current // in: Futterer D.K. et al.,(eds) Antarctica, Springer-Verlag, 2006, pp. 433–440

Bohoyo F., Galindo-Zaldivar J., Hernandez-Molina F.J., Jabaloy A., Lobo F.J. Maldonado A., Rodriguez-Fernandez J., Somoza L., Surinach E., Vazquez J.T. Oceanic gateways in between Weddell and Scotia seas tectonic development and global influence // Geophys.Res.Abstracts, 2006, v.8, 09372

Bohoyo F. et al. Development of deep extensional basins associated with sinistrial transcurrent fault zone of the Scotia-Antarctic plate boundary // U.S.Geol.Survey a.The Nartional Academies, USGS OF-2007-1047, Ext.Abstract 042, pp.1–4

Ciesielski P.F., Kristoffersen Y. and Shipboard Scientific Party. Site 699. in Preliminary results of subantarctic South Atlantic Leg114 // Colledge Station, TX,1988 of the Ocean Drilling Program (ODP).

Ciesielski P.F., Kristoffersen Y. Preliminary results of subantarctic South Atlantic Leg 114 of The Ocean Drilling Program (ODP) // Geol. Evol. Ant., 1991, pp. 645–650.

Dalziel I.W.D., Elliot D.H. The Scotia Arc and Antarctic margin. In Nairn A.E.M., Stehl D.H., eds. The Ocean Basins and Margins, 1, the South Atlantic, 1973.

De Wit M.J. The evolution of the Scotia Arc as a key to the reconstruction of southwestern Gondwanaland // Tectonophysics, 1997, 37, p. 53–81.

Dietrich R., Dach R., Engelhardt G. et al. // Deutsche Geodatische Kommission bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, Munshen, 2000, Angewandte Geodasie, Rehhe B, Heft Nr.310, pp. 11–20.

Eagles G., Livermore R.A., Fairhead J.D., Morris P. Tectonic evolution of the west Scotia Sea // Jour. Geophys. Res.,2005, v. 110, BO 2401, pp.1–19

Eagles G., Livermore R., Morris P. Small basins in the Scotia Sea: The Eocen Drake Passage gateway // Earth and Planetary Science Letters, 2006, v. 242, p. 343–353

Ewing J.I., LudwigW.J., Ewing M., Eittreim S.L. Structure of the Scotia Sea and Falkland Plateau // Jour.Geophys.Res, 1971, 7118-7137

Galindo-Zaldivar J., Jabaloy A., Maldonado A., Sanz de Galdeano C.S., Continental fragmentation along the South Scotia Ridge transcurrent plate boundary // Tectonophysics, 1996, v. 258, pp. 275–301

Galindo-Zaldivar J., Jabaloy A., Balanja J.C., Bohoyo F., Maldonado A.,Martinez– Martinez J.M., Rodriguez-Fernandez J., Surinach E. 1996

Galindo-Zaldivar J., Balanja J.C., Bohoyo F., Jabaloy A., Maldonado A., Martinez, Martinez J.M., Rodriguez-Fernandez J., Surinach E. Crustal. Thinning and the Development of Deep Depressions at the Scotia-Antarctic Plate Boundary (Southern Margin of Discovery Bank, Antarctica) // Futterer D.K., Damaske D., Kleinscmidt G., Miller H., Tessensohn F., Antarctica, Contribution to Global Earth Sciences. Springer, 2006, p. 237–241

Galindo-Zaldivar J., Bohoyo F., Maldonado A., Schreider A., Vazquez J.T. Propagaiting rift during the opening of a small oceanic basin: The Protector Basin (Scotia Arc, Antarctica) // Earth a.Planet. Scie. Lett., 2006, 241, p. 398–412

Galindo-Zaldivar J. et al. The Opening of Dove Basin: New Data on the Scotia Arc Development // Gracia E., Canals M., et al., Morphostructure and Evolution of the Central and Eastern Bransfield Basins (NW Antarctic Peninsula) // Marine Geophysical Researches, 1996, v. 18, pp.429–448 GEBCO // IHO/IOC/CHS, 1984, 2003

Hernandez-Molina F.J., Bohoyo F., Naveira Garabato A., Galindo-Zaldivar J., Lobo F.J., Maldonado A., Rodriguez-fernandez J., Somoza L., Stow D.A.V., Vazquez J.T. The Sea basin evolution: Oceanographic consequences of the deep connection between the Weddell and Scotia Seas (Antarctica) // U.S.Geol.Surv. a.Nation.Academies, USGS of 2007–1047, ext.abs. 086

Herve F., Miller H., Pimpirev C., Patagonia – Antarctica Connections before Gondwana Break-Up // in Futterer D.K., Damaske D., Kleinscmidt G. Tessensohn E. (eds.), Antarctica, 2006, pp. 217–238

King E.C., Barker R.F. The tectonic history of the South Orkney microcontinental block // Jour.Geol.Soc.London, 1988, 145, 317–331

King E.C., Leitchenkov G., Galindo-Zaldivar J., Maldonado A., Lodolo E // Geology and Seismic stratigraphy of the Antarctic Margin, p.2, Antarctic Research Series, vol. 71, 1997, pp. 75–93

Kristoffersen Y., LaBrecque J. On the tectonic history and origin of the Northeast Georgia Rise // Ciesielski P.F., Kristoffersen Y., et al. Proceed.Ocean Drill.Prog. Scie.Res., 1991, v.114, pp. 23–38

Lawver L.A., Sloan B.J., Barker D.H. et al., Distributed Active Extension in Bransfield Basin, Antarctic Peninsula: Evidence from Multibeam Bathymetry // Geol.Soc.Amer.Bull., 1996, v. 6, № 11, pp.1–6

Levashov S.P., Yakymenko N.A., Korchagin L.N., Bachmutov V.G., Solovyov V.D., Kozlenko Yu.V. Geophysical models of Drake Passages and Bransfield Strait crustal structure // Kiev., Ukraine, Ukrainskyj antartychnyi zhurnal, 2007/2008, № 6–7, p. 9–14

Livermore R.A., McAdoo D., Marks K. Scotia Sea tectonics from high resolution satellite gravity // Earth Planet. Sci. Lett., 1994.

Livermore R.A., Hunter R.J. // King B.C., Livermore R.A. (eds). 1996, Weddell Sea Tectonics and Gondwana Break-up, Geol. Soc. Spec. Publ. No.108, pp. 227–241.

Livermore R.A, Cunningham A.P., Vanneste L.E., Larter R.D. Subduction influence on magma supply at the East Scotia Ridge et al. // Earth. Planet. Sci. Lett. 1997, V. 150, P. 262–275

Livermore R.A., Eagles G., Morris P., Maldonado A., Shackleto Fracture Zone: No barrier to early circumpolar ocean circulation // Geology, 2004, v. 32, no. 9, p. 797–800