Результаты геоморфологических исследований подледного структурно-денудационного рельефа Земли Принцессы Елизаветы (Восточная Антарктида) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 551.4.012(99)

Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2005, вып. 4

А. Н. Ласточкин, Я Ю. Гришин

РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОДЛЕДНОГО СТРУКТУРНО-ДЕНУДАЦИОННОГО РЕЛЬЕФА ЗЕМЛИ ПРИНЦЕССЫ ЕЛИЗАВЕТЫ (ВОСТОЧНАЯ АНТАРКТИДА)

На основании обработки и интерпретации материалов радиолокационного профилирования, полученных при геофизическом изучении Земли Принцессы Елизаветы, была выявлена возможность прямой фиксации через подледный рельеф пликативной и дизъюнктивной составляющих геологической структуры верхних горизонтов земной коры.

Земля Принцессы Елизаветы расположена на материке Антарктида между 70° и 88° в.д. в пределах правого борта желоба Ламберта. Она открыта англо-австрало-новозеландской экспедицией в 1930-1931 гг. под руководством Дугласа Моусона (с самолета) и названа в честь дочери герцога Йоркского [1].

Район обследования изучался на основе материалов радиолокационного профилирования, полученных в результате полевых работ 36-й Советской Антарктической Экспедиции. Исследования проводились с использованием самолета по регулярной сети маршрутов субмеридионального простирания с межмаршрутным расстоянием около 5 км и субширотного простирания с межмаршрутным расстоянием около 2 км, преимущественно по методи^ кс обтекания генеральных форм дневной поверхности на относительной высоте 300о00 м. Мощность ледникового покрова прибрежной части Земли Принцессы Елизаветы изменяется от первых метров (нунатаки и оазисы) до 1500 м (в центральной части). Утолщение ледника в генеральном плане наблюдается в направлении от континентальной окраины к югу, что обусловлено расположением района в краевой части ледникового щита. Подледная поверхность изучаемого района располагается в диапозоне от -800 м ниже уровня моря (незначительная часть территории в пределах желоба Ламберта) до 500 м выше уровня моря. Преимущественные высоты подледной поверхности составляют от -200 до 200 м [2, 3].

Данный район входит в состав древнего кристаллического щита Восточной Антарктиды. В тектоническом отношении он приурочен к гранулито-гнейсовому поясу субширотного простирания, в составе которого выделяют две главные вещественные группы пород. Одна из них включает в себя парагнейсы и интерпретируется как суп-ракрустальная, изначально осадочная и/или вулканогенно-осадочная толща. Другая состоит в основном из чарно-китовых ортогнейсов (гранито-гнейсов) и кристаллосланцев, образование которых связывают с плутоническими породами. Обе серии пронизаны деформированными телами гнейсо-пегматитов и гранито-гнейсов, а также интрузиями чарнокитов и граносиенитов позднепротерозойского и раннепалеозойского возраста [4, 5].

Методика исследования. Выбор оптимального соотношения вертикального (1:10 000) и горизонтального (1:500 000) масштабов профилей позволил выявить и количественно оценить «видимые» углы наклона бронирующих горизонтов (в плоскости профиля) и по ним определить истинные элементы залегания поверхностей напластования - их кровли. «Видимые» углы наклона измерялись для протяженных отрезков (километры - первые десятки километров) широтно и меридионально ориентированных радиолокационных профилей, для которых линии, экстраполирующие проекции на профиль бронирующих горизонтов как в глетчерную массу покрова, так и в толщу земной коры, могли быть приняты за прямые. В преобладающей своей массе эти линии, фиксируемые на одном и том же отрезке профиля, параллельны друг другу, что свидетельствует о постседиментационном возрасте дислокаций, приведших к формированию структуры изучаемой поверхности фундамента и наиболее характерной черты строения подледного рельефа. Сначала оценивались тангенсы «видимых» углов, а затем определялись углы падения с точностью до минуты. Такая точность была обеспечена значительной протяженностью (до первых десятков километров) фиксируемых линий, рассматриваемых как проекции кровли бронирующих горизонтов на плоскости профилей. Истинные углы падения рельефообразующих отложений определялись только в точках пересечения тех отрезков взаимно перпендикулярных радиолокационных профилей, для которых были оценены «видимые» углы падения (рис. 1). В связи с частым отсутствием информации по маршрутам съемки разной ориентировки таких пунктов на всю исследуемую территорию набралось 48.

После оценки «видимых» углов наклона субпараллельных бронирующих горизонтов и экстраполирующих их линий находились истинные углы падения в соответствии с широко известной в структурной геологии методикой определения элементов залегания по двум видимым наклонам [6]. На рис. 2 показаны элементы залегания бронирующих горизонтов, по истинным значениям которых проведены стратоизогипсы с бергштрихами, отражающие основные черты залегания исследуемой поверхности фундамента. Так как в пределах последнего ни одного конкретного опорного горизонта установить невозможно, стратоизогипсы носят условный характер и их гипсометрическое положение не сопровождается количественной характеристикой.

Результаты исследований. Согласованность значений «видимых» углов падения бронирующих толщ на отдельных радиолокационных профилях, а также всех элементов залегания на рассмотренной площади в целом

© А. Н. Ласточкин. В. Ю. Гришин, 2005

Рис. 7. Пример профиля по маршруту М-69 с выделенными на нем поверхностями напластования и плоскостями СмССТИТСЛСЙ.

1 - радиолокационный профиль; 2 - отрезки профиля, интерпретируемые в качестве бронирующих горизонтов (А) и плоскостей сместителя (£); 3 - экстраполяция отрезков профиля, интерпретируемых в качестве бронирующих горизонтов (А) и плоскостей сместителя (Б).

демонстрирует правомерность использования особенностей структурно-денудационного подледного рельефа для изучения строения верхних горизонтов земной коры.

Основные структурные особенности верхних горизонтов Земли Принцессы Елизаветы в значительной мере выражены в орографических чертах подледного рельефа. Их структура в целом представлена моноклиналью с общим падением бронирующих горизонтов на запад и северо-запад. Падение на север в центральной части территории меняется на падение слоев на запад в ее западной части. На фоне данной моноклинали фиксируется брахи-антиклиналь или структурный выступ на крайнем северо-западном участке, расположенном на границе платформы и осложняющего ее рифта Ламберта. Эта брах и антиклиналь продолжает зону изменения широтного простирания на меридиональное. В юго-западной части исследованного района менее четко выражается центроклиналь, которая, вероятно, ограничивает с юга крупную полузамкнутую отрицательную форму (гемисинеклизу), открытую в сторону бассейна Эймери. Описанная выше пликативная структура осложнена дизъюнктивными дислокациями, представленными большой серией сбросов или полуграбенов и ограничивающих их, плоскости сместителей которые наклонены в основном в обратном направлении - на восток. На расположенных восточнее их опущенных крыльях «видимые» мощности не превышают мощности бронирующих горизонтов на противоположных им крыльях. Не исключено, что смещения по сбросам, совокупность которых представляет собой своеобразную клавиатуру, и нарастание их' амплитуды на восток в направлении увеличения мощности ледникового покрова могут быть связаны с гляциоизостатическим фактором. Эти разноамплитудные смещения наряду с литологическими различиями экспонированных на подледную поверхность пород и определили куэстовый облик ее рельефа. В последнем запечатлен также наложенный на рассмотренное строение экспонированных горизонтов новейший структурный план. Он нашел свое отражение прежде всего в прибортовых вытянутых поднятиях, которые обрамляют желоб Ламберта и шельфовую зону. К центральной части района приурочена область слабоамплитудных новейших опусканий, сопряженных с областью обширных неотектонических поднятий, для которых свойствен куэстовый структурно-денудационный рельеф.

Рельеф подледной поверхности. Современная подледная поверхность Земли Принцессы Елизаветы характеризуется неравномерно расчлененным структурно-денудационным рельефом. Он представлен расположенными на различных гипсометрических уровнях фрагментами пластовой поверхности выравнивания, которые после своего возникновения подверглись неглубокому расчленению с образованием местных долин и понижений разного пока не установленного генезиса. Глубина врезов в их пределах редко достигает 60-70 м. Положительные формы подледной поверхности структурно-денудационного происхождения отличаются от отрицательных только знаком при близких значениях относительных превышений. Наряду с местными долинами пластовая поверхность расчленена несколькими глубокими (до 300-^400 м) врезами, транзитными по отношению к ее разноуровневым фрагментам, направленными в основном на север (в сторону континентальной окраины) и запад (к желобу Ламберта). На своем пути эти транзитные долины разрезают обрамляющие шельфовую зону и желоб вытянутые плато и приобретают антецедентный характер.

В целом основная особенность подледного рельефа заключается в непрерывном чередовании по профилю положительных и отрицательных форм, что в структурной геологии по отношению к пликативной складчатости

- ■ ... 1 >* V 3 ЧУ 4

Рис. 2. Истинные элемент ы залегания бронирующих горизонтов и условные стратоизогипсы, проведенные по бронирующим горизонтам, экспонированным на подледную поверхность. } - положение радиолокационных маршрутов; 2 - азимуты падения и простирания; 3 - углы падения; 4 - граница шельфовых ледников; 5 - условные стратоизогипсы.

обозначается термином «голоморфное строение». Прерывистость в структуре подледной поверхности проявляется в изломанности профиля форм и наличии серии грабенообразных отрицательных форм. Характер большинства радиолокационных профилей не отражает участие селективной аккумуляции в рельефообразовании суши. В целом особенности состава и строения подледной поверхности указывают на ее интенсивную денудацию в доледниковое время с последующей консервацией экзогенного рельефообразования в подледном режиме, которая сопровождалась резко дифференцированными смещениями земной коры тектонического и, возможно, гляциоизостатического характера в условиях ее преимущественного растяжения.

Несмотря на свойственные древним платформенным равнинам малые значения углов падения верхних горизонтов плитного комплекса, подледная поверхность Земли Принцессы Елизаветы относится к категории не пластового, а консеквентного куэстового рельефа, основные черты которого обусловлены активностью пликативных и дизъюнктивных дислокаций в ходе рельефообразования Пликативная форма тектогенеза запечатлена в слабо наклонном залегании экспонированной на подледную поверхность поверхности фундамента. Предполагаемые дизъюнктивные дислокации представлены выходящими на подледную поверхность субвертикальными и часто субпараллельными поверхностями сместителей, к которым обычно приурочены глубокие врезы в основном транзитных по отношению к слабо расчлененным поверхностям выравнивания долин.

На всей серии проанализированных радиолокационных профилей проявляется разрез верхней части земной коры с четко выраженным в подледном рельефе чередованием слабонаклонных маломощных бронирующих горизонтов и разделяющих их более компетентных к денудации толщ большей и разной мощности. «Видимая» мощность разреза достигает 400-500 м.

Этот профиль, как и большинство (особенно широтно-ориентированных) радиолокационных профилей, совпадает с сейсмическим разрезом МОГТ, отражающим структуры растяжения и перекрывающие древние сильно деформированную слоистую толщу фундамента более молодые осадки с не (слабо) нарушенным слоистым строением.

Summary

Lastochkin А. NGrishin V. Ju. The results of geomorphological investigations of a subglacial structural-denudation relief of the Princess Elisabeth Land (East Antarctica).

The methods and results of the direct definition of folding and faulting dislocations in the geological structure of the earth's crust upper layers within the Princess Elisabeth Land (East Antarctica) are discussed.

Литература

1. Алейнер A. 3. Географические наименования в Антарктике // Антарктика / Под ред. Е. Н. Павловского, С. В. Калесника. М., 1958. 2. Ласточкин А. Попов С. В. Результаты и методика геоморфологического картографирования подле дно-подводного рельефа впадины Ламберта и ее обрамления (Восточная Антарктида) // Геоморфология. 2002. № 2. 3. Попов С. В.,Поздеев В. С. Ледниковый покров и коренной рельеф района гор Принс-Чарльз (Восточная Антарктида) // Методы геофизических исследовании. 2002. Вып. 93. 4. Kamenev Е. N. Structure and evolution of the Antarctic Shield in Precambrian // Gondwana Eight: Evolution and dispersal / Eds.: R. H. Findlay. R. Unrug // M. R. Banks, J. J. Veevers. Wellington, New Zealand, 1993. 5. Thost D. £., leitchenkov G. £., O'Brien P. E. et al. Geology of the Lambert Glacier-Prydz Bay region, East Antarctica. 1:1 000 000 Scale Map. Canberra, Aust. Geol. Surv. Org. //1998. 6. ТурскийА. A. Геометрические методы анализа геологических структур. Л., 1970.

Статья поступила в редакцию 15 марта 2005 г.