Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

2. Существующие представления о геодинамике пояса пролив Дрейка-море Скоша

Доступные батиметрические карты пролива Дрейка показывают в северной и средней части его невысокие поднятия с недостаточно четкой конфигурацией. Зато в южной части пролива очень четкие очертания демонстрирует Южно-Шетландский желоб, в котором многие авторы видят отражение процесса субдукции океанической литосферной плиты под окраину плиты Антарктического полуострова. В восточной части пролива Дрейка и западной части моря Скоша многими исследователями усматривались результаты развития рифтовых систем, вызванного раздвижениями литосферных плит. Действительно, в западной части моря Скоша рифтогенные морфоструктуры выражены достаточно ярко в форме рифтовых хребтов и трансформных разломов, с сопутствующей им системой линейных аномалий магнитного поля. Западный Рифт моря Скоша утыкается в зону разлома Шекклтона, рассматриваемую как трансформный разлом (Maldonado, Balanya, Barnolas et al., 2000, 2007). Логичным является стремление многих авторов видеть в строении ложа пролива Дрейка также рифтогенные морфоструктуры в партнерстве с Южно-Шетландским желобом, как зоной субдукции. Отсутствие подобного желоба в северной части пролива Дрейка наводит на мысль об односторонней субдукции на юге и связанной с этим миграцией самого центра спрединга к югу. Система многочисленных, хотя и очень коротких линейных аномалий магнитного поля помогает исследователям реконструировать динамику предполагаемого процесса со спредингом в рифтовых зонах: хребтов Феникс-Наска и Феникс-Антарктик (рис. 2/а).

Рис. 2/а. Динамика развития пролива Дрейка (по Maldonado et al, 2000) Обозначения: 1 – важнейшие зоны разломов, 2 – трансформные разломы, 3 – зоны активной субдукции, 4 – оси активного спрединга, 5 – оси затухшего спрединга. BS – пролив Брансфилд, PANT – тройное сочленение рифтогенных хребтов Феникс/Антарктик/Наска, PAR – хребет Феникс/Антарктик, PNR – хребет Феникс/Наска, SFZ – зона разлома Шекклтона, SSR – хребет Южный Скоша, SST – Южно-Шетландский желоб, STC – Южно-Чилийский желоб, WSR – хребет Западный Скоша.

Центральная часть ложа котловины моря Скоша уже была отмечена, как относительно стабильная Центральная плита по её рельефу и полю силы тяжести, также как по малой сейсмической активности (Livermore, McAdoo, Marks, 1993). Вероятно, по впечатлению об относительной стабильности, эта область дна моря Скоша меньше привлекала внимание исследователей, чем западная и восточная части его со свойственными им ярко выраженными чертами рифтогенной морфоструктуры. Известные здесь банки Пири, Брюс и Дискавери были сочтены мелкими осколками древнего континентального моста между Южной Америкой и Западной Антарктидой. Разрушение былого моста в области пролива Дрейка интерпретировалось, как результат крупномасштабных горизонтальных смещений континентальных плит, отмечаемых линейными магнитными аномалиями (Barker et al., 1991). Центральная плита ложа моря Скоша представлялась мозаичным коллажем небольших континентальных фрагментов, представленных банками по южной периферии моря, и заново сформированными рифтогенными океаническими котловинами в средней и северной его частях (Eagles, Livermore, Morris, 2006 (рис. 2/б).

Рис. 2/б. Динамика развития моря Скоша (по Barker, Dalziel, Storey, 1991) Обозначения: B – банка Брюса, BB – банка Бёрдвуд, D – банка Дискавери, J – банка Джейн, P – банка Пири, S – скалы Шаг, SG – о. Южная Джорджия, SO – Южно-Оркнейские о-ва.

Идея о возможности сохранения в центральной части моря большого фрагмента континентального моста была высказана, впрочем, без обоснования какими-либо новыми данными, Де Витом (De Wit, 1997).

Континентальные мосты в проливе Дрейка и в море Скоша, судя по истории формирования осадочного покрова в южной части Атлантического океана, были разрушены в интервале времени от 30 до 15 млн лет. Широко принятое представление о причинах разрушения интересующих нас континентальных мостов, это раздвижение литосферных плит Южной Америки и Западной Антарктиды. Прорыв вод из Тихого океана в Атлантику через открывшиеся ворота положил начало развитию Циркум-Антарктического течения (Barker, Burrel, 1977).

3. Полученные авторами новые данные

Недостаток данных, собранных ранее по геоморфологии и тектонике ложа пролива Дрейка и Центральной плиты моря Скоша, важных для понимания процесса открытия океанских ворот, стимулировало наш интерес к рельефу, структуре, геофизическим параметрам и геологии этой области. В рамках российско-германской программы исследования геодинамики западной Антарктики в период 1994–2005 годов были предприняты в проливе Дрейка и в центральной части моря Скоша в пяти экспедициях – в двух рейсах НИС «Академик Борис Петров» и в трёх рейсах НИС «Полярштерн», а в 2004–2006 гг. в проливе Дрейка и на подводных окраинах Антарктического полуострова такие исследования велись в 9-й и 11-й Украинских Антарктических Экспедициях на НИС «Эрнст Кренкель» (2004), «Ushaqya» (2004), «Humboldt» (2006).

4. Пролив Дрейка

Исследования ложа пролива Дрейка и окраин Антарктического полуострова велись в 9-й и 11-й Украинских Антарктических Экспедициях путем эхолотирования, вертикального электрорезонансного зондирования (ВЭРЗ), методом Становления короткоимпульсного электромагнитного поля (СКИП) и грави-магнитной съемки. Данные ВЭРЗ и СКИП свидетельствуют о крупной субвертикальной дислокации, фиксирующей переход от континента Южной Америки к океаническому ложу пролива Дрейка. Вблизи Антарктического полуострова, в зоне перехода океан – континент отмечены ступенчатые сбросы в пределах континентального склона. Там отсутствуют признаки активной субдукции, и осадочная толща, заполняющая Южно-Шетландский желоб, не имеет выраженной тенденции к погружению под Южно-Шетландские острова (рис. 3). Желоб мог сформироваться в результате воздействия вертикальных движений отдельных блоков Южно-Шетландских островов в условиях комплексного воздействия формирующегося рифта пролива Брансфилд (Levashov, Yakymchuk, Korchagin et al., 2007/2008).

Рис. 3. а. Вертикальный разрез земной коры по данным Вертикального электрорезонансного зондирования (ВЭРЗ) вдоль профиля через пролив Дрейка. 1 – вода, 2 – первый осадочный слой пониженного геоэлектрического сопротивления (илы, глинистые, песчаные отложения), 3 – второй осадочный слой повышенного геоэлектрического сопротивления (зоны отложений обломочного материала, моренные отложения, зоны дробления верхней части фундамента), 4 – породы фундамента (ненаршенные) (эффузивные, интрузивные отложения), 5 – зоны повышенной поляризации и геоэлектрического сопротивления в теле фундамента (зоны даек), 6 – зоны пониженного геоэлектрического сопротивления в теле фундамента (зоны дробления). б. Геоэлектрический разрез вдоль профиля через пролив Дрейка по данным Становления короткоимпульсного электромагнитного поля (СКИП) и ВЭРЗ. 1 – комплекс эффузивных и кристаллических пород, 2 – породы переходного слоя кора-мантия, 3 – породы верхней мантии, 4 – граница Мохо, 5 – пункты БЭРЗ, 6 – тектонические нарушения.

Южно-Шетландский желоб детально исследовался с применением многолучевого эхолотирования в экспедициях АНТ-15/2 и 19/5 на НИС «Полярштерн». Строение осадочного чехла в Южно-Шетландском желобе было выявлено в 29-м рейсе НИС «Академик Борис Петров» сейсмическим профилированием, и свидетельствует об относительной молодости желоба, как седиментационной ловушки (рис. 4). Ранее сброс осадочного материала со стороны островов беспрепятственно выносился на ложе пролива Дрейка (Удинцев, Шенке, 2003).

Рис. 4. Записи сейсмического профилирования через Южно-Шетландский желоб. НИС «Академик Борис Петров»

К сожалению, у нас не было возможности выполнить детальные исследования рельефа ложа пролива Дрейка севернее Южно-Шетландского желоба. Поэтому мы вынуждены ориентироваться на анализ наиболее полного варианта электронного атласа ГЕБКО (2009). На батиметрической карте бросается в глаза явное выстраивание комплекса холмов и возвышенностей не в рифтогенную систему (рифтовые гряды и трансформные разломы), а скорее в продолжение раздробленного Андийского ороклина южной Патагонии, протягивающегося от южного выступа окраины Огненной Земли к южной части разлома Геро и западному окончанию Южно-Шетландского желоба. Разлом Геро, как и подобные ему разломы юго-западной части пролива, в сочетании с разломом Шекклтона, отражают, как нам кажется, сочетание тенденции дробления западного фланга Андийского ороклина и юго-западной окраины вне-Андийской Патагонии со ступенчатым погружением в юго-западном направлении до глубин порядка 4000 м. Эти глубины существенно меньше 5–6-километровых глубин, удаленных от континентального склона центральных частей морей Беллинсгаузена и Амундсена, но близки к глубинам центральной части моря Скоша. Фрагментарность обнаруживаемых здесь коротких линейных аномалий магнитного поля заставляет сомневаться в их генетической связи с рифтогенезом, и в правомерности геохронологической идентификации, учитывая вполне вероятную связь их с трещиноватостью жесткого фундамента. Такие особенности структуры аномального магнитного поля отмечались во многих областях Мирового океана (Гордин, 2007).