CC BY
15
УДК 551.248.1 (656)
1 1 Л.В. Панина1, В.А. Зайцев2
НОВЕЙШЕЕ СТРОЕНИЕ ОСТРОВА МАЭ (СЕЙШЕЛЬСКИЙ АРХИПЕЛАГ)
Статья посвящена 100-летию со дня рождения Н.П. Костенко.
В результате исследований, включавших структурно-геоморфологический анализ и статистическую обработку результатов дешифрирования, установлен блоковый стиль новейших дислокаций острова Маэ, определены их взаимоотношения с трещиновато-стью в обнажениях гранитов. Полученные результаты сопоставлены с геологическими данными и инструментальными наблюдениями за современными движениями.
Ключевые слова: неотектоника, структурно-геоморфологический анализ, дешифрирование, слабая зона, разрывы, современные движения.
The carried out complex researches, including structural and geomorphological analysis, statistical processing of the space images interpretation, allowed to reveal block style of the latest structures of the Mahe island and to determine the nature of their relationship fractures in the granite's outcrops. The results obtained were compared with the geological data and instrumental observations of the modern movements.
Key words: neotectonics, structural and geomorphological analysis, interpretation of the space images, the weak zone, the faults, the modern movements.
Введение. Новейшее строение Маэ, самого крупного из островов Сейшельского архипелага, расположенного в западной части Индийского океана, практически не изучено. Отдельные публикации посвящены в основном геологическим реконструкциям становления этого острова и не затрагивают вопросов неотектоники. В работе [Коротаев, Никифоров, 1982] лишь упоминается о блоковой природе острова и связи конфигурации его побережий с линеаментами. Цель исследований — выявление новейшего строения острова и тенденций его развития на современном этапе в контексте с окружающими структурами Индийского океана.
Геолого-геоморфологические сведения. Маэ — самый большой из островов Сейшельского архипелага, расположенного в западном сегменте Индийского океана в пределах платообразной части северо-западной окраины подводного Ма-скаренского хребта. Рельеф острова представляет собой серию поднятых и опущенных ступеней, снижающихся от центральной, наиболее поднятой части острова к прибрежным равнинным участкам. Максимальное значение абсолютной отметки составляет 906 м и приурочено к центральному поднятию, минимальное — 0 м в области равнин побережий. Равнины побережья прослеживаются на расстояние от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Прибрежная полоса, или клиф, местами отсутствует, а гранитные развалы пород выступают в море. Заметим, что в некоторых ме-
стах побережье насыпное, например, восточное рифовое плато, расположенное между Викторией и международным аэропортом.
Сейшельские о-ва представляют собой поднятые над морским дном участки Маскаренского (Сейшельского) подводного плато, являющегося частью Сомалийской плиты. В геологическом отношении о. Маэ — часть микроконтинента, образовавшегося в результате отделения от суперконтинента Гондвана, начавшего испытывать растяжение в неопротерозое. Обособление островов произошло примерно 195 млн лет назад (л. н.), а современное положение континентального блока Сейшелов относительно Мадагаскара оформилось примерно 47 млн л. н. Большая часть острова сложена так называемыми серыми гранитами и гранит-порфирами, которые на северо-западе замещаются розовыми гранитами, а на севере появляются гнейсы и гранодиориты. Граниты Сейшельских о-вов аналогичны гранитам, найденным на Мадагаскаре и в северо-западной части Индии. Возраст гранитных комплексов датируется ~755 млн лет, что соответствует неопротерозою. Граниты прорваны дайками долеритов докембрий-ского, палеогенового и неогенового возраста.
Микроконтинент Сейшельских о-вов, включая о. Маэ, претерпел несколько тектонических фаз растяжения, сопровождавшихся вулканической активностью и интрузивным магматизмом в палеозое и мезозое. Во время позднего палеозоя сформировалась серия удлиненных грабенов. Мезозойская
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра динамической геологии, доцент, канд. геол.-минерал. н.; e-mail: panina53@mail.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра динамической геологии, вед. науч. с., канд. геол.-минерал. н.; e-mail: v. zaitsev@mail.ru
история Сейшельских о-вов насчитывает три фазы трещинной тектоники, связанные с их дрейфом, начавшимся в середине мелового периода. Эти фазы включали многократные этапы поднятия, эрозии и связанного с этими процессами вулканизма. Так, в мезозое отмечены раннемеловые (~135 млн лет) излияния лав и внедрение даек долеритов, а также проявления вулканизма в позднем мелу (~96—84 млн л. н.). Последнее событие совпадает по времени с рифтогенезом между Сейшельскими о-вами и Мадагаскаром [Plummer, Belle, 1995], сопровождавшимся формированием Амирантского бассейна с корой океанического типа. В течение позднего мела и палеогена произошел рифтогенез между Сейшельскими островами и Индией с образованием хр. Карлберг, что коррелирует с излиянием базальтов в Индии [там же]. В дальнейшем происходил спрединг в области хр. Карлберг, с образованием зон трансформных разломов преимущественно северо-восточного простирания. Согласно последним данным Сейшельские о-ва в настоящее время медленно погружаются в Индийский океан со скоростью <2,5 см/100 лет [Howell, 2014] либо находятся в относительно стабильном состоянии.
Методика исследований. Для выявления новейших дислокаций острова выполнен структурно-геоморфологический анализ, который включал дешифрирование топографической карты масштаба 1:25 000, космических снимков, радарных изображений, а также построение и интерпретацию геоморфологических профилей. По космическим изображениям высокого разрешения на отдельных обнажениях гранитов в масштабе 1:1000 проводилось дешифрирование трещиноватости, результаты которого в дальнейшем обрабатывали статистически.
Основные положения методики построения структурно-геоморфологических карт и геоморфологических профилей изложены в работе [Костен-ко, 1999]. Остановимся лишь вкратце на некоторых особенностях этой методики применительно к изучаемому району. Эта методика предполагает качественный и количественный анализ рельефа в горизонтальном и вертикальном сечении и направлена на выявление конэрозионных (с момента становления структурной формы в рельефе) дислокаций и их типов, а также установление корреляций с древними структурами. В рельефе о-ва Маэ, сложенного гранитами и гранодиоритами, которые разбиты трещинами, дизъюнктивные дислокации разного ранга хорошо читаются на топографической карте и космических снимках. Дешифрирование этих материалов осуществлялось с использованием ГИС-технологий с применением программного пакета ArcMap. Оценка амплитуд поднятий проводилась на основе максимального высотного положения отдешифрированных поверхностей, которые выражены водоразделами
хребтов и возвышенностей, а также ступенями на их склонах и склонах речных долин. Эти поверхности показаны разной штриховкой. Мы выделили 7 высотных градаций, которые соответствуют интервалам отметок рельефа от нескольких метров до >700 м (рис. 1).
Для острова характерен блоковый тип деформаций. Блоки рельефа, поднятые и опущенные один относительно другого на разную высоту, разделяются слабыми зонами разрывов, трещино-ватости, дробления пород и т.д. преимущественно северо-западного и северо-восточного простирания, реже присутствуют субширотные и субмеридиональные направления. Под слабыми зонами понимаются зоны трещиноватости, дробления пород и разрывов со смещением [Костенко, 1999]. Таким образом, в это понятие вкладывается тектоническая природа дислокаций, и в этом смысле термин «слабая зона» можно отождествить с наиболее употребляемым в публикациях термином «линеамент». Эти зоны — результат избирательного процесса линейной и склоновой денудации, они контролируют границы новейших структурных форм.
Обычно слабые зоны разрабатываются крупными и мелкими реками, временными водотоками, ручьями. Поэтому при дешифрировании района исследования пристальное внимание обращали на конфигурацию как крупных рек, так и их притоков, мелких водотоков и других эрозионных форм. К основным признакам дешифрирования слабых зон относятся линейность, повторяемость или системность, преломление. Выделение линейных участков речных долин позволяет выявить главные простирания слабых зон, которые и создают структурно-геоморфологический рисунок. Повторяемость простирания слабых зон повышает степень достоверности и позволяет рассматривать их в качестве тектонических нарушений. Преломление речных долин, т.е. изменение их простирания, нередко указывает на наличие разрыва, пересекающего речную долину. К новейшим разрывным нарушениям могут относиться слабые зоны, отделяющие ступень с большей абсолютной отметкой от ступени с меньшей амплитудой. Кроме того, представляют интерес подножия склонов и их перегибы.
Таким образом, выявление слабых зон сводится к анализу эрозионной сети, являющейся чутким индикатором новейших тектонических дислокаций, главным образом дизъюнктивных, применительно к району исследования. Однако следует помнить, что речная сеть разрабатывает не только новейшие, но и древние разрывы и трещины, а речные долины приурочены к слабым зонам избирательно. Помимо вертикальных смещений вдоль зон разрывов структурно-геоморфологический анализ позволяет выделять и горизонтальные дислокации, которые можно интерпретировать как зоны сдвигов.
Рис. 1. Структурно-геоморфологическая карта острова Маэ: 1 — границы блоков 1-го ранга; 2 — слабые зоны (линеаменты); 3-9 — альтитуда блоков, м: 3 — 0-25, 4 — 25-50, 5 — 50-100, 6 — 100-200, 7 — 200-500, 8 — 500-700, 9 — >700. Блоки 1-го ранга: 1 — Локьер, 2 — Лэболи, 3 — Центральный Сейшельский, 4 — Ховард
Учитывалась и ранговость слабых зон. Наиболее протяженные слабые зоны, пересекающие остров, представляют собой границы более крупных блоков — структур 1-го ранга. Дизъюнктивы более низкого ранга часто выражаются в рельефе сравнительно менее протяженными структурами, отражающими внутриблоковые деформации. Они дешифрируются внутри блоков более высокого ранга.
Для повышения степени достоверности от-дешифрированных слабых зон и выявления новейших разрывов построены геоморфологические профили, по которым определяли амплитуды вертикального перемещения отдельных блоков рельефа, что помогло перевести ряд слабых зон или линеаментов в разрывные нарушения. Профили закладывались по водораздельным поверхностям вкрест и вдоль простирания орографических форм (хребтов, долин) и проходили через максимальную и минимальную абсолютные отметки рельефа. Вертикальный масштаб при этом превышал горизонтальный. Всего построено 14 профилей, по которым коррелировали уровенные поверхности, как нам представляется, одновозрастные поверхностям выравнивания, которые отражают этапы становления современного рельефа. Поскольку достоверных данных о возрасте поверхностей нет, мы приняли относительную возрастную градацию, когда более высокие поверхности считались более древними. Интерпретация геоморфологических профилей позволила выявить новейшие разрывные нарушения и определить их амплитуду. При этом признаками для выделения разрывов служили перекосы и асимметрия врезов речных долин, вызванные неравномерным воздыманием их склонов, разный наклон блоков, а также изменение абсолютных отметок одновозрастных поверхностей в соседних блоках.
Также проводилось детальное дешифрирование космических снимков в масштабе 1:1000 для тех районов острова, где гранитные массивы хорошо обнажены. По результатам дешифрирования построены розы-диаграммы. Полученные данные сравнивали с результатами структурно -геоморфологического дешифрирования района в масштабе 1:25 000.
Результаты структурно-геоморфологического анализа, сравнение их с геологическими данными и современными движениями. Структурно-геоморфологические исследования позволили выявить блоковый характер дислокаций о-ва Маэ, обусловленный сочетанием слабых зон северозападного, северо-восточного, реже субширотного и меридионального простирания. По мере продвижения с юга на север острова в наиболее крупных блоках (блоках 1-го ранга) азимуты простирания слабых зон и их сочетания менялись. Эти особенности позволили выделить в пределах острова четыре таких блока 1-го ранга, отличающихся
структурно-геоморфологическим рисунком и амплитудой конэрозионных поднятий. Эти блоки условно названы нами Локьер, Лэболи, Центральный Сейшельский и Ховард (рис. 1).
Блок Локьер характеризуется сочетанием слабых зон северо-западного (преимущественно 310°) и северо-восточного (преимущественно 70°) простирания, которыми ограничены блоки рельефа более низкого ранга с альтитудой 25—225 м. Преобладающее простирание слабых зон — северозападное, оно соответствует вытянутости острова. Крупные речные долины радиально расходятся от наиболее поднятых блоков в центральной части острова к его периферии, где блоки характеризуются меньшими абсолютными отметками.
Блок Лэболи, следующий на севере, ограничен с юга и севера протяженными слабыми зонами, пересекающими весь остров с запада на восток. В этом блоке преобладают слабые зоны с азимутом простирания 330° и 35°, эти зоны ограничивают внутренние блоки с альтитудой до 445 м. Северное ограничение блока Лэбо-ли — субширотная слабая зона, отделяющая его от наиболее высокого и обширного по площади центрального Сейшельского блока, который характеризуется большим разнообразием ориентировки слабых зон. Здесь на фоне господства слабых зон с преобладающим простиранием 330° выявлены северо-восточные зоны, азимут которых меняется в широких пределах — от 20 до 70° (преобладает азимут 35°). Северо-западный тренд простирания слабых зон определяется конфигурациями юго-восточного и северо-восточного побережий острова. Блок характеризуется максимальными альтитудами, достигающими 906 м. Наблюдается снижение абсолютных отметок внутренних блоков по направлению к побережьям до 75 м, причем менее симметрично относительно центральной наиболее поднятой части острова. Крупные речные долины расходятся по радиусам от высокой центральной части Сейшельского блока к низким побережьям.
Самый северный блок Ховард объединяет блоки более низкого ранга с отметками рельефа от 400 до 75 м, ограниченные слабыми зонами северозападного и северо-восточного простирания (преобладает простирание 325 и 35° соответственно). Появляются и субмеридиональные направления, определяющие конфигурацию западного и восточного побережий (рис. 1).
Интерпретация построенных профилей позволила выделить 12 уровней поверхностей выравнивания, создающих ступенчатый облик морфоструктуры острова. Так, уверенно прослеживаются следующие поверхности с высотой (м):
I — 850-900 и более, 2 — 700-800, 3 — 650-700, 4 — 650-600, 5 — 600-550, 6 — 500-450, 7 — 400-350, 8 — 250-200, 9 — 200-150, 10 — 150-100,
II — 100-50, 12 — <50. На профилях наблюдаются
мО 1200 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 ¡ 30000 14000 15000 м
Рис. 2. Интерпретация геоморфологического профиля: А — положение профиля на карте; Б — интерпретация профиля 14.
Пояснения см. в тексте
деформации этих поверхностей по новейшим разрывам с амплитудой смещения по вертикали до 50 м, что показано на субмеридиональном профиле на севере острова (рис. 2). Хорошо видны вертикальные смещения по новейшим разрывам поверхностей 6-го и 8-го уровня с амплитудой 40-50 м.
Для сравнения выявленных структурно-геоморфологическим анализом новейших дислокаций выполнено дешифрирование трещин в обнажениях гранитов. Для этого использованы космические снимки высокого разрешения, а по полученным данным построены розы-диаграммы простирания трещин в блоках Локьер и Сейшельском. Эти данные затем сравнили с обобщающими розами-диаграммами слабых зон в этих блоках. В результате установлено, что выявленные путем структурно-геоморфологического анализа доминирующие простирания слабых зон в целом совпадают с простираниями трещин в гранитах (рис. 3). Это позволяет предполагать, что слабые зоны — структуры более высокого ранга новейшего этапа развития — наследуют трещины в гранитах.
Сравнение результатов проведенного структурно-геоморфологического анализа с геологическими данными о структурах, окружающих остров, показало, что северо-восточное простирание (одно из доминирующих) выявленных новейших дислокаций о. Маэ, характерно и для зон трещинова-тости океанического хр. Карлберг, расположенного северо-восточнее острова.
Установленная структурно-геоморфологическим анализом новейшая блоковая тектоника на территории о. Маэ отразилась и в современных движениях, что подтверждается данными
инструментальных наблюдений, проведенных в 2002—2012 гг. Данные GPS-станций наблюдения DORIS и IGSSEY1, расположенных на северо-востоке и в центральной части острова, показали схожие результаты измерения значений скорости вертикальных и горизонтальных движений. Меридиональная компонента смещения земной коры по модели ULR5 (Universitéde La Rochelle, France) по данным наблюдений на станции SEY1 за 2002-2012 гг. составляет 11,52+0,29 мм/ год, а широтная (восточная) — 24,84+0,08) мм/ год, вертикальная--3,15+0,67 мм/год (опускание). Согласно модели Центра анализа IGN/ JPL (Institut Géographique National, France и Jet Propulsion Laboratory, USA) по данным наблюдений на станции системы DORIS за 2002-2012 гг. меридиональная компонента скорости смещения (на север) составила 11,8+0,2 мм/год, а широтная компонента скорости смещения — 25,0+0,2 мм/год (смещение на восток), вертикальная компонента скорости смещения составляет 0,3+0,03 мм/год (поднятие) [Sonel, 2014; DORIS, 2014].
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что на фоне общего поднятия о. Маэ слагающие его тектонические блоки обнаруживают тенденцию к горизонтальным перемещениям в восток-северо-восточном направлении и к вертикальным движениям с разным знаком.
Заключение. Структурно-геоморфологический анализ о. Маэ позволил выявить блоковый характер новейших дислокаций. Выделено 4 крупных блока 1-го порядка, которые отличаются сочетаниями простирания слабых зон (линеаментов). Конфигурация блоков определяется простиранием побережий и подчеркнута рисунками крупных речных долин. В этих блоках в свою очередь вы-
Рис. 3. Схема сопоставления роз-диаграмм простирания слабых зон (линеаментов) и трещин гранитов: 1 — границы блоков 1-го ранга; 2 — слабые зоны (линеаменты); 3 — розы-диаграммы простирания слабых зон (линеаментов), построенных для блоков 1-го ранга; 4 — розы-диаграммы простирания трещин в обнажениях гранитов
явлены внутренние дислокации более низкого ранга. Амплитуды блоков более низкого ранга максимальны в центральных частях, к побережьям их абсолютные отметки снижаются, образуя ступени в рельефе. В соответствии с данными интерпретации геоморфологических профилей многие слабые зоны (линеаменты) представляют собой
новейшие разрывы с амплитудой вертикального смещения до 50 м.
Простирание выявленных структурно-геоморфологическим анализом слабых зон (линеаментов) в целом соответствует простиранию трещин в обнажениях гранитов, что указывает на унаследо-ванность новейших дислокаций от древних.
Северо-восточное простирание слабых зон, ограничивающих блоки разного ранга в гранитах о. Маэ, характерно и для зон трансформных разломов хр. Карлберг, расположенного северо-восточнее острова.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Костенко Н.П. Геоморфология. М., 1999. 379 с.
Коротаев В.Н., Никифоров Л.Г. Геоморфология берегов и осадки подводного склона // Острова западной части Индийского океана. М., 1982. С. 67—94.
Howell P. Seychelles Through Time // NOVA Online. Web. 26. Jan. 2014. URL: http://www.pbs.org/wgbh/nova/ eden/time.html (дата обращения: 24.07.2014).
Plummer P.S., Belle E.R. Mesozoic tectono-stratigraphic evolution of the Seychelles microcontinent // Sedimentary Geol. 1995. Vol. 96, N 1-2. P. 73-91.
Выявленная структурно-геоморфологическим анализом новейшая блоковая тектоника на территории о. Маэ находит отражение и в современных движениях, что подтверждается данными GPS-измерений.
Sonel. URL: http://www.sonel.org/spip.php?page= gps&idStation=838 (дата обращения: 12.08.2014).
DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite). URL: http://ids-doris.org/net-work/ids-station-series.html#MAHB) (дата обращения: 25.08.2014).
Поступила в редакцию 25.05.2015
