| 1 |
2 февраля 2022 г.-15 декабря 2022 г. |
Экспериментальное моделирование структурообразования и тектоника антарктического сектора Южной Атлантики |
| Результаты этапа: В результате исследований по проекту выполнено изучение: 1) тектонического и геофизического строения литосферы
антарктического сектора Южной Атлантики; 2) глубинного строения коры конкретных морфоструктур и строения
литосферы вдоль трансатлантического профиля; 3) основных этапов пространственно-временной эволюции
литосферы; 4) условий формирования подводных поднятий разных генетических типов; 5) геодинамической связи
плюмовой активности с кинематическими перестройками спрединговых систем. Новизна проекта определялась:
обобщением и системным анализом большого объема геофизических и геологических материалов, полученных в
антарктическом секторе Южной Атлантики отечественными и зарубежными исследователями и интегрированных в
национальных и международных базах данных; созданием новых плотностных моделей строения коры и литосферы
подводных поднятий; созданием на основе физического моделирования новых моделей формирования и развития
подводных поднятий и эволюции литосферы региона, как результат взаимодействия горячих точек и спрединговых
систем; построением новой структурной схемы блокового строения литосферы. Получены научные результаты,
которые существенно расширяют наши знания о глубинном строении коры, условиях формирования подводных
поднятий разных типов и пространственно-временной эволюции литосферы этого региона.
1. Выполнено обобщение и анализ батиметрической и геофизической информации, на основании которых были
установлены закономерности характеристик аномальных геофизических полей и выявлены диапазоны значений
геофизических аномалий, характерные для подводных поднятий антарктического сектора Южной Атлантики.
Значительные различия в наблюдаемых батиметрических и геофизических характеристиках отмечены между
океаническими котловинами разного возраста, предполагаемыми блоками с континентальной корой (Фолклендское
плато, банка Мориса Юинга), современными спрединговыми хребтами. Менее отчетливо определены характеристики
внутриплитных подводных магматических понятий (поднятия Айлос Оркадас, Метеор, Северо-Восточная Георгия, Мод,
Агульяс, Мозамбикаский хребет). Некоторые из них имеют близкие характеристики, что предполагает их сходное
строение коры.
2. По результатам плотностного моделирования построены модели глубинного строения коры и литосферы для
следующих структур: Мозамбикский и Мадагаскарский хребты, плато Агульяс, поднятия Айлос Оркадас, Метеор, Северо-
Восточная Георгия, Мод, банка Мориса Юинга, Фолклендский бассейн, САХ, котловина Агульяс и др.
Результаты плотностного моделирования были интегрированы в трансатлантических профилях, пересекающих в
субширотном направлении всю акваторию Южной Атлантики от Фолклендского плато до Мадагаскарского хребта.
Определены вариации в значениях плотностей и мощностей коры для различных структур и установлено блоковое
строение литосферы.
3. Основываясь на моделях эволюции литосферы антарктического сектора Южной Атлантики и результатах
плотностного моделирования выделены основные типы коры, слагающие структуры данного региона. 1.
Континентальная кора прилегающих материков. 2.Молодая океаническая кора современных спрединговых хребтов
(южный сегмент САХ, ЮЗИХ, ААХ).3 Древняя океаническая кора палео спрединговых хребтов (хребет Агульяс и др.) и
прилегающих котловин. 4. Утоненная континентальная кора (север Мозамбикского хребта, поднятие Бейра).
Проект № 22-27-00110/2022 Страница 12 из 40
5.Утоненная континентальная кора, осложненная плюмовым магматизмом (центр Мозамбикского хребта, возможно
север плато Агульяс, банка Мориса Юинга). 6. Утолщенная за счет андерплейтинга океаническая кора подводных
поднятий (Мадагаскарский хребет, юг Мозамбикского хребта, юг плато Агульяс, поднятия Мод и Северо-Восточная
Георгия, поднятия Айлос Оркадас и Метеор).
4. На основе анализа потенциальных полей и их трансформант выявлены участки коры с разными характеристиками
потенциальных полей и разноглубинными плотностными неоднородностями в коре и подкорковой мантии. Для
каждого типа аномалий было проведено площадное районирование литосферы и построены структурные схемы.
Выделены области, отличающиеся по характеру аномальных гравитационного и магнитного полей, строению
литосферы и истории развития. Установлены различные типы внутриплитных структур, разделяющих гетерогенные
блоки литосферы.
5. Разработана новая экспериментальная модель, позволяющая выявить условия образования Мозамбикского хребта и
поднятия Бейра. Физическое моделирование показало возможность формирования Мозамбикского хребта как узкого
линейно-вытянутого континентального блока в условиях влияния горячей точки. Эксперименты также показали, что
формирование микроконтинентального блока поднятия Бейра связано со встречным продвижением рифтовых трещин
и образованием области их перекрытия.
6. На основании физического моделирования дано экспериментальное обоснование условий формирования структур
подводных поднятий разных типов вдоль трансатлантического профиля и построена модель эволюции литосферы,
включающая следующую последовательность событий: 1) формирование крупной магматической провинции Агульяс и
одноименного спредингового хребта; 2) спрединг на хребте Агульяс и формирование сопряженных структур плато
Агульяс и поднятия Северо-Восточная Георгия в результате раскола единого плато Агульяс; 3) аккреция океанической
коры на спрединговом хребте Агульяс (формирование котловины Агульяс), 4) перескок оси спрединга хребта Агульяс
под влиянием второй фазы магматической активности горячей точки Шона и формирование нового спредингового
сегмента – ЮСАХ и пары сопряженных поднятий Метеор и Айлос Оркадас, фиксирующих начальное место его
формирования, 5) аккреция океанической коры на ЮСАХ. Структурный профиль, полученный в результате
моделирования хорошо отражает природную ситуацию.
7.Построена новая структурная схема региона, которая отражает гетерогенное блоковое строение литосферы.
Границами между блоками, сформированными на разных спрединговых хребтах (ЮЗИХ, ЮСАХ, ААХ и хребте Агульяс)
являются пассивные следы трансформных разломов или палеодивергентные границы плит. Последние, представляют
собой либо палеоспрединговые хребты (Агульяс), либо шовные зоны сформированные в результате перескоков осей
спрединга, как правило выраженные в магматических поднятиях (Метеор и Айлос Оркадас, Северо-Восточная Георгия,
Агульяс) и разделяющие разновозрастные блоки литосферы, либо псевлоразломы – следы продвижения
спредингового хребта в пределы старой океанической литосферы (ААХ, западный сегмент ЮЗИХ).
По итогам выполненных исследований опубликовано 2 научных статьи, индексируемые в наукометрических базах RSCI
WOS, 4 статьях (в основном материалы и труды совещаний), индексируемых в отечественной наукометрической базе
РИНЦ; сданы две научных статьи в журналы Океанология и Геофизические исследования и подготовлена научная
статья для представление в журнал «Вестник Московского университета. Серия Геология». В период выполнения
проекта на международных и отечественных конференциях было представлено 6 научных докладов (из них, 4 устных
и 2 стендовых), успешно защищена магистерская диссертация. |
| 2 |
2 февраля 2023 г.-15 декабря 2023 г. |
Экспериментальное моделирование структурообразования и тектоника антарктического сектора Южной Атлантики |
| Результаты этапа: Основное внимание на втором этапе исследований было уделено строению крупных демаркационных разломных систем Агульяс-Фолклендской и Дю Туа – Андре Бейн, ограничивающих данный регион и особенностям аккреции коры на спрединговых хребтах и тектоническому районированию всего региона.
В результате работы по проекту проведены исследования структурной сегментации и условий её формирования современных спрединговых хребтов Приантарктической Атлантики (южный Срединно-Атлантический, Американо-Антарктический, Юго-Западно-Индийский), а также крупнейших трансформных разломов, называемых демаркационными: Агульяс-Фолкледндской разломной зоны и системы трансформных разломов Дю Туа – Андре-Бейн– Принс-Эдуард. В ходе исследования были применены классические подходы структурного анализа, а также плотностное и экспериментальное моделирование. Полученные выводы существенно расширяют имеющиеся познания о структуре спрединговых хребтов и разделяющих их поперечных нарушений, освещают также вопросы, затрагивающие формирование поперечных нарушений и продвижение спрединговых хребтов. Ниже представлены основные результаты.
1. Выявлен характер изменения рельефа и геолого-геофизических характеристик вдоль простирания, а также проведено структурное районирование Агульяс-Фолклендской разломной зоны, ранее (до 61,2 млн лет) являвшейся крупнейшей разломной зоной типа хребет-хребет. Её смещение достигало 1200 км. Активная часть в настоящее время представляет собой типичный трансформный разлом, схожий по рельефу с другими разломами Южной Атлантики и других медленноспрединговых хребтов. Пассивные следы подразделяются на три структурных района, различия их морфологии хорошо соотносятся с возрастом их образования, а также различиями в литосферных блоках, разделяемых разломной зоной на каждом конкретном участке. Многие структуры разломной зоны напрямую связаны с повышенным магматизмом вследствие воздействия горячей точки Шона, в особенности, приразломные хребты Агульяс и Фолклендский.
2. Разработана новая экспериментальная модель формирования приразломных хребтов Агульяс и Фолклендского как результат взаимодействия горячей точки Шона и Агульяс-Фолклендской разломной зоны. Предлагаются два возможных сценария их формирования. Оба хребта могут являться следствием расположения горячей точки непосредственно на трансформном разломе, после чего произошёл спад магматической активности вследствие прохождения ослабленной зоны трансформного разлома, а дальнейший её всплеск произошёл при формировании поднятий Метеор и Айлос Оркадас. По другой гипотезе образование комплекса поднятий и хребтов разломной зоны могло произойти единовременно при активизации горячей точки на древней океанической литосфере хребта Агульяс. Впоследствии расплав распространялся согласно простиранию структур фундамента и вдоль ослабленной зоны Агульяс-Фолклендского трансформного разлома.
3. Построены плотностные модели профилей системы демаркационных разломов Дю Туа –Андре-Бейн – Принс Эдуард, на основании которых было определено, что в поперечном профиле система имеет относительно однородное строение литосферы в сравнении с литосферой Агульяс-Фолклендской разломной зоны. В то же время, по значениям плотностей различаются блоки, лежащие на флангах к западу и востоку от разломной зоны, а также различаются плотности литосферы, подстилающей разломную зону в её северной и южной частях, что, вероятно, объясняется барьерным эффектом системы демаркационных разломов для термической аномалии горячей точки Марион, расположенной к северо-востоку от трансформных разломов и вызывающей повышенную магматическую активность в пределах восточного ЮЗИХ, что выражается в термических приразломных хребтах и перескоках рифтовой долины, а также меньшую пространственно-временную стабильность структур в пределах северной части трансформного разлома Андре-Бейн, проявляющуюся в наличии сильно раздробленного комплекса структур косого растяжения и транстенсии, что может отражать чередование эпизодов повышенной тектонической и магматической активности, зависящих от периодичности термической пульсации горячей точки.
4. В экспериментальных моделях воспроизведены условия современного структурообразования в пределах трансформного разлома Андре-Бейн. Эволюция структуры трансформного разлома в целом соответствует ранее предложенным моделям, однако, имеется ряд дополнений и уточнений к ним, которые было затруднительно выявить при использовании других методов и подходов. Так, важным дополнением стало выявление возможности одновременного существования ортогонального и косого центров растяжения в пределах комплексной структурной системы данного трансформного разлома. При этом, предполагается, что внутритрансформный косой центр растяжения несколько раз совершал перескок в северном направлении, реактивизируя участки более древней трансформной долины, тогда как внутритрансформный ортогональный центр спрединга постепенно изменял своё простирание, приобретая значительную сдвиговую компоненту и формируя бассейн пулл-эпарт. Линзовидная в плане форма трансформного разлома, по-видимому, являлась определяющим фактором формирования подобного комплексного структурного плана. Сама линзовидная форма возникла на более раннем этапе развития ТР Андре-Бейн, вероятно, при термическом влиянии горячей точки Марион, сопровождавшимся изменением кинематики движения литосферных плит.
5. В продолжение предшествующих работ по проекту, разработаны новые экспериментальные модели, воспроизводящие условия формирования сегментации ААХ и ЮЗИХ в условиях наличия и отсутствия термического влияния горячих точек. Для ААХ было выяснено, что современная его структура находится в стадии перехода от системы косых спрединговых сегментов к более энергетически эффективной системе ортогональных сегментов и трансформных разломов. Причём, на северо-востоке хребта, в области влияния горячей точки Буве, этот переход ещё не завершён, тогда как на юго-западе, в области более холодной литосферы формирование системы уже закончилось.
6. На основании анализа геолого-геофизической информации были выявлены структуры палеограниц литосферных плит и составлена их классификация. На основании проведённых исследований были обоснованы факторы и условия формирования морфологии каждого класса палеограниц. Различия объясняются степенью магматического влияния горячих точек на продвигающиеся рифты, мощностью раскалываемой литосферы, скоростью и вектором растяжения хребтов. Изменения их морфологии по простиранию позволяет утверждать о различных геодинамических перестройках, не всегда отчётливо проявленных в полях геофизических аномалий и рельефе. Для ЮЗИХ была проведена проверка гипотезы о влиянии глубины магматических очагов на формирование трансформных разломов. Данные физического моделирования не позволяют говорить о значительном влиянии глубины положения магматических очагов на структуру ЮЗИХ. Вероятно, глубокое положение магматической камеры является лишь одним из условий для обеспечения развития ЮЗИХ без трансформных разломов. Не до конца ясным остаётся влияние серпентинизации на изменение структуры спредингового хребта. Она может выступать важным фактором, усиливающим эффект за счёт механического ослабления литосферы.
7. Результаты проведённого комплекса работ были обобщены на новой мелкомасштабной тектонической карте региона, отражающую гетерогенное блоковое строение литосферы и результаты магматической деятельности горячих точек. Для осевых зон срединно-океанических хребтов и ныне активных частей трансформных разломов были построены более детальные схемы тектонического строения масштаба 1: 5 000 000, подробно рассматривающие вариации строения осевой зоны хребтов и трансформных разломов. Для всех рассмотренных участков составлена единая легенда, позволяющая унифицировать данные исследований и рассматривать структуры региона как части единой системы.
|
