Український антарктичний журнал

№ 14 (2015): Український антарктичний журнал
Articles

Мантійний потік через протоку Дрейка за даними гравітаційної томографії

PDF (Русский)
  • Р. Х. Греку,
  • Д. А. Литвинов,
  • Т.Р. Греку
Р. Х. Греку
Інститут геологічних наук НАН України, 01601, Київ, вул. О. Гончара, буд. 55б, Україна
Д. А. Литвинов
Інститут геологічних наук НАН України, 01601, Київ, вул. О. Гончара, буд. 55б, Україна
Т.Р. Греку
Інститут геологічних наук НАН України, 01601, Київ, вул. О. Гончара, буд. 55б, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.14.2015.166
Опубліковано December 31, 2015
Як цитувати
Греку, Р. Х., Литвинов, Д. А., & Греку, Т. (2015). Мантійний потік через протоку Дрейка за даними гравітаційної томографії. Український антарктичний журнал, (14), 24-35. https://doi.org/10.33275/1727-7485.14.2015.166
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Виникнення протоки Дрейка пов’язано з важливими етапами в історії розвитку Землі: утворення Антарктичної циркумполярної течії, формування кріогенної зони на материку Антарктида і вплив цієї області на глобальний клімат планети. Рух водних мас з Тихого океану в Атлантичний через протоку Дрейка є лише наслідком геоди­намічних процесів зсуву літосферних плит і мантійних потоків в надрах Землі. Мета нашої роботи — моделю­вання глибинної структури та розподілу щільнісних неоднорідностей, а також відновлення геодинамічних про­цесів в літосфері і мантії в перехідній зоні протоки Дрейка. Для моделювання був використаний метод гравіта­ційної томографії (Greku et al., 2009). Він заснований на реалізації теоретичного підходу професора Моріца (Мориц, 1994) про те, що еквіпотенціальні поверхні Землі збігаються з поверхнями постійної щільності, а та­кож на використанні його алгоритму для визначення гармонійних аномалій щільності через сферичні гармоніки гравітаційного потенціалу. Метод включає виконання наступних процедур: визначення глибини збурюючих мас; визначення аномальних гармонійних густин збурюючих мас по моделі геоїда EGM 2008. Були створені томографічні моделі району протоки Дрейка у вигляді вертикальних розрізів і латеральних перетинів (карт). Для інтерпретації і тектонічного аналізу цих моделей використовувалася робота (Barker, 2001) про тектонічну еволюцію утворення моря Скотія з урахуванням керуючого механізму руху мантійного потоку за гіпотезою Альвареса (Alvarez, 1982). За розрізом 58° пд.ш. показано формування мантійного потоку в підлітосферному шарі Тихого океану на глибині 183 км. На відстані 2000 км від розломної зони Шеклтон спостерігається підйом мантійного потоку. При взаємодії з іншими масами (тілами) на менших глибинах потік втрачає злитість і пред­ставляється фрагментами. Можливі проникнення потоку в підкорову область моря Скотія відзначені на глиби­нах 10 км і 3 км. Латеральне поширення мантійного потоку на глибинах літосфери 183 км, 77 км, ЗО км, 10 км, З км та 2 км показано на картах в географічних координатах. Метод дозволяє моделювати більш детальну трансформацію потоку на інших проміжних глибинах.

PDF (Русский)

Посилання

  1. Bakhmutov, V. G. (2002). Geologicheskie i paleomagnitnyie issledovaniia v Zapadnoi Antarktike (raion Argentinskih ostrovov) i ih znachenie dlia paleotektonicheskih rekonstrukciy Antarkticheskogo poluostrova [Geological and paleomagnetic research in the West Antarctica (the Argentine Islands region) and its significance for paleotectonic reconstructions of the Antarctic Peninsula]. Bulletin of UAC, 4, 11-24. (in Russian)
  2. Gainanov, A. G. (1981). Geologiia i geofizika dna vostochnoi chasti Indiiskogo okeana [Geology and geophysics of the bottom of the Eastern Indian ocean]. M., Nauka. (in Russian)
  3. Lobkovskiy, L. I., Nikishin, A. M., & Khain, V. Ie. (2004). Current problems of geotectonics and geodynamics. М., Nauchniy mir. (in Russian)
  4. Moritz, H. (1994). Figura Zemli. Teoreticheskaia geodeziia i vnutrennee stroienie Zemli [The Figure of the Earth. Theoretical geodesy and the internal structure of the Earth]. (in Russian).
  5. Puscharovskiy, Yu. M., & Puscharovskiy, D. Yu. (1999). Geosfery mantii Zemli [Geospheres of the Earth’s mantle]. Geotektonika, 1, 3-14. (in Russian)
  6. Sokolov, S. Yu. (2008). Novyi mehanizm gorizontal’nogo dvizheniia tektonicheski aktivnyh mass zemnoy kory i litosfery [A novel mechanism of horizontal movement of the tectonically active masses of the Earth’s crust and lithosphere]. Obschiie i regional’nyie problemy tektoniki i geodinamiki. Materialy XLI tektonicheskogo soveschaniia, V. 2. М., GEOS, 278-282. (in Russian)
  7. Shymbirev, B. P. (1975). Teoriia figury Zemli [Theory of the figure of the Earth]. М, Nedra.
  8. Allan, R. R. (1975). Depth of sources of gravity anomalies. Nature Physical Science, 236, 63, 22-23.
  9. Alvarez, W. (1982). Geological evidence for the geographical pattern of mantle return flow and the driving mechanism of plate tectonics. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 87(B8), 6697-6710.
  10. Barker, P. F. (2001). Scotia Sea regional tectonic evolution: implications for mantle flow and palaeocirculation. Earth-Science Reviews, 55, 1-39.
  11. Bowin, C. (2000). Mass Anomaly structure of the Earth. Reviews of Geophysics, 38, 3, 355-387.
  12. Dalziel, I. W. D., Lawyer, L. A., Pearce, J. A., Barker, P. F., Hastie, A. R., Barfod, D. N. Schenke, H.-W., & Davis, M. B. (2013). A potential barrier to deep Antarctic circumpolar flow until the late Miocene? Geology, 41, 9, 947-950.
  13. Detrick, R. S., Buhl, P., Vera, E., Mutter, J., Orcutt, J., Madsen, J., & Brocher, T. (1987). Multichannel seismic imaging of an axial magma chamber along the East Pacific Rise between 9° and 13° N. Nature, 326, 35-41.
  14. Greku, R. Kh., Gozhik, P. F., Litvinov, V. A., Usenko, V. P., & Greku, T. R. (2009). Atlas of the Antarctic Deep Structure with the Gravimetric Tomography. Kyiv
  15. Larter, R. D., & Barker, P. F. (1991). Effects of ridge-crest trench interaction on Antarctic Phoenix spreading: forces on a young subducting plate. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 96(B12), 19583-19607.
  16. Majdański, M., Kozlovskaya, E., Swieczak, M., & Grad, M. (2009). Interpretation of geoid anomalies in the contact zone between the East European Craton and the Palaeozoic Platform - I. Estimation of effects of density inhomogeneities in the crust on geoid undulations. Geophysical Journal International, 177(2), 321-333.
  17. Ghiglione, M. C., Yagupsky, D., Ghidella, M., & Ramos, V. A. (2008). Continental stretching preceding the opening of the Drake Passage: Evidence from Tierra del Fuego. Geology, 36, 8, 643-646.
  18. Nerlich, R., Clark, S. R., & Bunge, H.-P. (2013). The Scotia Sea gateway: No outlet for Pacific mantle. Tectonophysics, 604, 41-50.
  19. Rapp, H., Wang, Y. M., & Pavlis, N. K. (1991). Geopotential and Sea Surface Harmonic Coefficient Models, Report # 410. Department of Geodetic Science and Surveying, Ohio State University.
  20. Ricard, Y., Richards, M., Lithgow-Bertelloni C., & Le Stunff, Y. (1993). A geodynamic model of the mantle heterogeneity. Journal of Geophysical Research, 98(B12), 21895-21909.
  21. Ritzwoller, M. H., Shapiro, N. M., Levshin, A. L., & Leahy, G. M. (2001). Crustal and upper mantle structure beneath Antarctica and surrounding oceans. Journal of Geophysical Research, 106(B12), 12, 30645-30670.
  22. Thomas, C., Livermore, R., & Pollitz, F. (2003). Motions of the Scotia Sea plates. Geophysical Journal International, 155(3), 789-804.
  23. Turcotte, D. L., & Schubert, G. (2002). Geodynamics, 2nd ed. Cambridge.
  24. Verard, C., Flores, K., & Stampfli, G. (2012). Geodynamic reconstructions of the South America-Antarctica plate system. Journal of Geodynamics, 53, 43-60.