CC BY
23
УДК 550.384:551.24 .
М. И. Орлова1
ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ДАННЫХ ПО МЕЗОЗОЙСКО-РАННЕКАЙНОЗОЙСКИМ ИНТРУЗИВНЫМ И ВУЛКАНОГЕННЫМ ОБРАЗОВАНИЯМ АНТАРКТИЧЕСКОГО ПОЛУОСТРОВА
В результате интерпретации формы распределения направлений остаточной намагниченности определены и учтены, наклоны, вращения и направления горизонтальных перемещений в обнажениях мезозойско-раннекайнозойских интрузивных и вулканогенных пород Антарктического полуострова. Вычислены новые координаты палеомагнитного полюса (144 — 85 млн лет) Ф = 55,8° ю. ш., L = 201,5° в. д., а95=3,2°.
Как известно, основой для тектонической интерпретации региональных движений блока земной коры является кривая миграции палеомаг-нитных полюсов континента, Которому принадлежит рассматриваемый бЛок. Досреднемеловые палеомагнитные полюсы микроплит Западной Антарктиды (Антарктического п-ова, гор Элсуэрта, о-ва Тёрстон, Земли Мэри Бёрд) свидетельствуют о сложных относительных движениях микроплит относительно друг друга и Восточной Антарктиды. К примеру, по существующим палеомагнитным определениям был вычислен средний полюс Западной Антарктиды возрастом приблизительно 100 млн лет — pWANTlOO с координатами L = 215,2° в.д., Ф = 73,5° ю. ш., а95 = 4,0° и сопоставлен с синтетическим полюсом Восточной Антарктиды (L = 171.8°в.д., Ф = 80.3“ ю. ш., а95 = 4,2°) [1]. Установленное угловое расхождение между полюсами в 11,5° может свидетельствовать о 1000-километровом послесреднемеловом тектоническом перемещении между блоками Восточной и Западной Антарктиды.
В реконструкциях Grunow А. М. [9], выполненных по палеомагнитным определениям для ряда эпох (175-85 млн лет) и преимущественно без учета локальной тектоники, в первоначальном палеогеографическом («175 млн лет) положении Антарктический полуостров находился на западной стороне юга Южной Америки и затем («155 млн лет) переместился по широте с 54.7° ю.ш до 39° ю.ш.
В соответствии с этим Южная Америка и Антарктический полуостров были частично соединены друг с другом и, следовательно, должны обладать сходными чертами тектонических деформаций. Однако, по наблюдениям Диэль А [2] в этот период времени интенсивная деформация южной части Южной Америки, северной части континентальных окраин в море Скоша и проливе Дрейка находится в резком контрасте с ситуаци-
1 © М.И. Орлова
1 Институт геофизики НАН Украины, Киев, Украина
ей, наблюдаемой вдоль южного хребта Скоша и на Антарктическом полуострове. В северной части Антарктического п-ова и на Южно-Шетландских о-вах мезозойско-раннекайнозойские вулканические и осадочные породы слабо деформированы и нарушены сбросами. Кроме того, палеогеографическое положение Антарктического п-ова в реконструкциях Огипо'иг А. М. [9] противоречит палеоклиматическим данным. Они свидетельствуют, что климат северной части Антарктического п-ова от юры до олигоцена был умеренно теплым до субтропического и изменился'до современных полярных условий частично в течение миоцена, но в основном плиоцена, что предполагает довольно постоянную широту Земли Грейама от юры до олигоцена (примерно между 30 — 50° ю. ш.), которая изменилась к полярным широтам (70° ю. ш.) в плиоцене.
Таким образом, отсутствие учета локальной тектоники в единичных палеомагнитных определениях по интрузивным и вулканогенным породам, а также недостаточное количество реальных палеополюсов Восточной Антарктиды стимулирует к пересмотру существующих палеомагнитных реконструкций Антарктического п-ова и других микроплит Западной Антарктиды, основанных на сравнении палеомагнитных полюсов.
Цель данной статьи — оценить и учесть влияние на палеомагнит-ные направления тектонических наклонов и вращений в обнажениях интрузивных и вулканогенных пород с тем, чтобы наиболее достоверно восстановить картину региональных тектонических движений Антарктического п-ова в мезо-кайнозое.
Метод интерпретации. Принимая во внимание германотипный характер тектонических деформаций в мезо-кайнозойских формациях Антарктического п-ова [4], интерпретация распределения палеомагнитных направлений в пределах обнажений проводилась на основе рабочей гипотезы, включающей следующие предположения: 1) обнажение горных пород представлено совокупностью небольших жестких блоков, ограниченных сколовыми трещинами; 2) форма распределения совокупности образцов обусловлена одновременными и пропорциональными изменениями азимутов и углов падения первично горизонтальной поверхности блоков в направлении их сдвигания; 3) простирание плоскостей скольжения совпадает с осью х, направленной в северных румбах, ось у горизонтальна и направлена в восточных румбах, ось г ориентирована вертикально вниз.
На основе рабочей гипотезы создана кинематическая схема перемещения горных пород в обнажениях, деформированных сдвиганием. Кинематическая схема построена на общих положениях, характеризующих механику трещиноватых тел и пространственное движение твердого тела.
Задача, которая решается с помощью схемы, состоит в количественных оценках наклонов, вращений и направлений перемещения небольших жестких блоков в пределах обнажений магматических горных пород.
Направление согласованного поворота и перемещения блоков пород в пределах обнажения определяется путем сравнения формы распределе-
но
ния совокупности векторов образцов в современной системе координат с теоретическим распределением с/® и полюса напластования [5].
Процедура “выравнивания”, т.е. перевод в древнюю систему координат, осуществляется поворотом вектора Jn вокруг наклонной оси и состоит из двух поворотов: на угол а вокруг горизонтальной оси и последующего поворота на угол |3 (равного углу наклона) вокруг вертикальной оси в направлении, противоположном предполагаемому сдвиганию пород.
Правильность исходных предположений проверяется: 1) сходимостью средних направлений <7® одновозрастных пород из обнажений с различным направлением перемещений и вращений пород; 2) соответствием направлений горизонтальных перемещений пород, полученных в результате интерпретации палеомагнитных направлений, простиранию мелких разрывов, закартированных геологической съемкой.
Результаты интерпретации ранее опубликованных фактических данных (144—85 млн лет) [2, 6, 7], а также данных, полученных автором [8] приведены в таблице и на рис. 1. Из таблицы следует, что на юго-запад -ной оконечности полуострова Байерс (о. Ливингстон, Южные Шетландские острова) нижнемеловые морские осадочные породы (131-144 млн лет) на участках Пойнт Смелли и Соут Беачес подвергались сдвиговому перемещению в северо-западном направлении по азимуту 270° и вращению по часовой стрелке в среднем на 25°. По данным геологических наблюдений эти породы пересекаются многочисленными трещинами и разломами направления восток-запад. Андезитовые и диабазовые интрузии на Сеалер Хилл (108-111 млн лет) перемещались в юго-западном направлении по азимуту 240° и вращались против часовой стрелки на 15°. Лавы (104-07 млн лет) на Виетор Рок испытали перемещение в северо-западном направлении по азимуту 270° и вращение по часовой стрелке на 10°.
На полуострове Табарин (Антарктический п-ов) интрузивные тела диоритов (приблизительно 100 млн лет) обнажаются в районе станции Хоп-Бей, Минерал Хилл, Нобби Нунатак, Фивемил Рок, Саммит Ридж и являются частями единого интрузивного тела [7]. Согласно результатам интерпретации немногочисленных палеомагнитных направлений диориты в пределах исследованных участков испытали сдвиговые перемещения преимущественно в юго-западном направлении по азимуту 250° и вращения по и против часовой стрелке в среднем на 20°.
На островах Джоинвилл, Данжер и Этна, расположенных к северу от полуострова Табарин, палеомагнитные направления из габбро и даек (приблизительно 90 млн лет) указывают на перемещение пород в югозападном направлении по азимуту 251° и вращение по часовой стрелке на 20°.
На западном побережье Антарктического п-ова (вблизи архипелага Аргентинских о-вов) у подножия горы Демария, на мысе Туксен и острове Расмуссен гранодиориты, габбро и дайки (117-85 млн лет) испытывали сдвиговое перемещение в юго-западном направлении в среднем по азимуту 248° и вращение по часовой стрелке на 36°. На о-вах Барханы и
Таблица.
Результаты интерпретации ранее опубликованных палеомагнитных направлений средне и верхнемеловых осадочных, вулканогенных и интрузивных образований северной части Антарктического полуострова.
Возраст млн лет Место отбора Порода D/1 град. л “95 град. К U 5 О в § § Ес О в и 9 ра. СО
131-144 Пойнт Смелли * осадочные породы 63/-64 9 5,8 80,3 СЗ 270 + 30
Соут Беачсс * 57/-64 4 4,6 • 391,8 СЗ 280 + 25
108-111 Сеалер Хилл * андезиты и диабазы интрузии 47Л62 5 9,6 64,5 ЮЗ 240 -15
104-107 Виетор Рок * лавовые потоки 48/-64 4 5,4 203,8 СЗ 270 + 10
-100 Минерал Хилл + диориты 53/-62 5 7,0 120 ЮЗ 245 + 20
Нобби Нунатак + 34/-62 5 5,0 236,5 ЮЗ 235 - 15
Фивемил Рок + 36/-60 4 7,0 174,6 ЮЗ 250 + 20
Саммит Ридж + 56/-61 5 10,8 51 ЮЗ 265 + 30
-90 о. Джоинвилл * габбро и дайки 43/-63 11 3,6 161 ЮЗ 252 + 25
о. Данжер ** 35/-62 4 5,7 257,8 ЮЗ 250 + 20
о. Этна ** 26/-60 3 7,5 274,3 ЮЗ 251 + 18
117 о. Расмуссен *** гранит 67/-64 5 5,2 216,3 ЮЗ 261 + 43
85 м. Туксен *** габбро 53/-64 9 7,7 45,4 ЮЗ 260 + 30
84,5 г. Демария *** гранодиориты и даики 77/-64 7 9,4 42,6 ЮЗ 236 + 35
~100-60 о. Питермен *** 66/-58 160 4,4 10,8 СЗ 330 ±45
о. Барханы *** 63/-58 209 1,9 26 СЗ 300 ±35
Примечание. D /1 - склонение и наклонение вектора остаточной намагниченности в древней системе координат с учетом тектонического вращения; К - кучность, определяющая степень ориентации векторов; а95 - радиус круга доверия при вероятное™ р = 0,95.
Палеомагаитные направления по данным: * - [2]; ** - [6]; + - [7];*** - [8].
Питермен породы перемещались в северо-западном направлении в среднем по азимуту 315°, вращались по и против часовой стрелки на 40°.
Таким образом, после учета тектонических наклонов и вращений в обнажениях интрузивных и вулканогенных пород северной части Антарктического п-ова, расположенных друг от друга на значительном расстоянии, палеомагнитные направления в древней системе координат хорошо согласуются (рис 1, б). Среднему направлению, переведенному к прямой полярности: D = 51°; I = -63"; п =16, а95=3,2°, К=137,1 соответствуют координаты палеомагнитного полюса в средне-позднемеловое время (144 — 85 млн лет ): Ф = 55,8° ю. ш., L = 201,5' в. д., а95=3,2. Палеоширота — 45° не противоречит палеоклиматическим данным.
На рис. 2 показаны три мезо-кайнозойских полюса Восточной Антарктиды. Два из них вычислены по результатам палеомагнитных исследований пород из Восточной Антарктиды: среднеюрский (175 млн лет) палеополюс из долеритов Феррара [9] (L = 223° в.д. и Ф = 51° ю. ш., а95=2.7°) и третичный (42 — 22 млн лет) палеополюс из интрузивов Ме-андер [10] (Л = 334° в.д., Ф = 69° ю. ш., а95 = 9.9°), третий — среднемело-
Рис. 1, а — Тектоническая схема Антарктического полуострова и прилегающих акваторий (по [4], рис. 21). Область мезозойских складчатостей и орогенезов (Западноантарктическая складчатая система). Рифтогенный комплекс:
1 — позднекайнозойские водные и ледниковые отложения в рифтовых грабенах; 2 — позднекайнозойские вулканогенные формации (высокоглиноземистые андезито-базальты, натровые базальты, кератофиры); 3 — раннекайнозойские габбро-диориты. Орогенный комплекс: 4 — позднемеловая моласса; 5 — меловые габбро-гранитные интрузии; 6 — юрско-раннемеловые формации нсрасчлененные, в западной части региона преимущественно наземная дацит-липаритовая формация; 7 — раннемезозойские грапитоиды. Геосинклинальные формации; 8 — средне(?)-позднспалеозойские нерасчлененные (кремнисто-вулканогенная и сланцево-граувакковая) в зоне ранней консолидации мезозоид. Выступ росского (?) комплекса основания мезозоид: 9 — позднерифейские геосинклинальные формации нсрасчлененные (метаморфизованная сланцево-граувакковая, метаморфизованная терригенно-карбопат-ная, метаморфизованная габбро-гранитная), возможно, заключающие блоки доросского метаморфического фундамента. Область доросских складчатостей (Антарктическая платформа): 10 — предположительно мезозойско-кайнозойские комплексы верхней части платформенного чехла. Прочие обозначения: 11 — материковый склон; 12 — океанические впадины; 13 — глубоководные желоба; 14 — крупные разломы и зоны разломов, в том числе ограничения рифтовых грабенов; 15 — границы структурных комплексов и индивидуальных формаций; 16 — места отбора ориентированных образцов для палеомагнитных исследований. На стереографических проекциях: 17—палеомагнитные направления в современной системе координат; 18 — предполагаемые направления перемещений и вращений пород в обнажениях северной части Антарктического п-ова, по результатам интерпретации ранее опубликованных палеомагнитных данных, б, 19 — средние палеомапштные направления с а95 в древней системе координат, переведенные в прямую полярность.
О
180
Рис. 2. Положения палеомагнитных полюсов: р — Антарктического п-ова, 0 — Восточно-Антарктического кратона. Стрелки указывают направление вращения Антарктического п-ова относительно Восточной Антарктиды.
вой (102 млн лет) синтетический палеополюс [1] (Л = 204. 8° в.д, Ф = 77,5° ю.ш., а95 = 13.2°).
Сравнение нового палеополюса (144 — 85 млн лет), а также ранее полученных [11, 12] палеополюсов северной части Антарктического п-ова с траекторией миграции трех мезо-кайнозойских полюсов Восточной Антарктиды свидетельствует о тектоническом перемещении блока Антарктического п-ова в том же самом направлении с устойчивой тенденцией отклонения против часовой стрелки. Трансформные разломы, приведенные на рис. 2 по данным [13], могли бы разместить установленное перемещение Антарктического п-ова относительно Восточной Антарктиды.
1. Грикуров Г. Геология Антарктического полуострова. М: Наука, 1973. — 119 С.
2. Диэль А. Развитие континентальных окраин в море Скоша. В кн. Геология континентальных окраин. М: Мир, 1978. — Т. 2 — С. — 275 — 290.
3. Орлова М. И. Палеомагнетизм и палеомагнитная тектоническая реконструкция в пределах обнажений верхнемеловых гранодиоритов архипелага Аргентинских островов (Антарктический полуостров) // Геофиз. журн. — 2006. — 28 — № 5 — С. 131 — 153.
4. Орлова М.И. Кинематические схемы интерпретации локальных тектонических вращений // Геофиз. журн. — 2007. — 9, — № 2. — С. 146—157.
5. Орлова М.И. Юрский палеомагнитный полюс Земли Грейама (Антарктический полуостров). // Геофиз. журн. — 2007. — 29. — № 6. — С. 75—96.
6. Орлова М. И. Некоторые аспекты палеомагнетизма и палеогеографии северной части Антарктического полуострова в кайнозое // Геофиз. журн. — 2004. — 26 — № 5. — С. 81—91.
7. Belluso Е and Lanza R. Palaeomagnetic results from the middle Tertiary Meander Intrusives of northern Victoria Land, Bast Antarctica// Antarctic Science — 1996 — 8 (1). — P. 61—72.
8. DMcAdoo and S.Laxon. Antarctic Tectonics: Constraints From an ERS-1 Satellite Marine Gravity Field// Science — 1997. — V. 276. — P. 556—560.
9. Grunow A. M. New Paleomagnetic Data From the Antarctic Peninsula and Their Tectonic Implications // J. Geophys. Res. — 1993. — 98, № B8. — P. 13.815—13.833.
10. J. Ashley. A magnetic Survey of North-east Trinity Peninsula, Graham Land: I Tabarin Peninsula and Duse Bay. 11 Falkland Islands Dependencies Survey Scientific Reports. — 1962. — No. 35.—35 p.
11. Lama R, Zanella E. Paleomagnetism of the Ferrar dolerite in the northern
Prince Albert Mountains (Victoria Land, Antarctica)// Geophys. J. Int. — 1993. ___
114. — P. 501—511.
12. Luyendyk B, Cisowski S, Smith C, Richard S. Paleomagnetic study of the northern Ford Ranges, western Marie Byrd Land, West Antarctica// Tectonics. — 1996. — V. 15. — № 1. —P. 122—141.
13. Watts, D.R., Watts G.C, and Bramall A.M. Cretaceous and Early Tertiary paleomagnetic results from the Antarctic Peninsula// Tectonics. — 1984, — 3. — P. 333— 346.
За результатами інтерпретації форми розподілу напрямків залишкової намагніченості визначені і враховані нахили, обертання і напрямки горизонтальних переміщень у відслоненнях мезозойско — ранньокайнозойских інтрузивних і вулканогенних порід Антарктичного півострова. Обчислено нові координати палеомагнітно-го полюса (144 — 85 млн років) Ф = 55,8° пд.пі., L = 201,5” сх. д., ags=3,2\
According to the results of the interpretation of distribution of directions of a remanent magnetisation, different bedding, rotation and horizontal shifting were determined in the sites of the Mesozoic — Early Cainozoic intrusive and volcanic rocks in Antarctic Peninsula. New coordinates of the paleomagnetic pole (144 — 85 Ma) Ф = 55,8° S, L - 201,5° W, a95=3,2° were calculated.
