Український антарктичний журнал

№ 1 (2021): Український антарктичний журнал
Articles

Глибинна структура і нові експериментальні дані про вулкани протоки Брансфілд (західна Антарктика)

PDF (English)
  • В. Соловйов,
  • В. Бахмутов,
  • М. Якимчук,
  • І. Корчагін
В. Соловйов
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, м. Київ, 03680, Україна
В. Бахмутов
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, м. Київ, 03680, Україна; Державна установа Національний антарктичний науковий центр, МОН України, м. Київ, 01601, Україна
М. Якимчук
ТОВ Інститут прикладних проблем екології, геофізики і геохімії, м. Київ, 01133, Україна
І. Корчагін
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, м. Київ, 03680, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2021.661
Опубліковано July 28, 2021
Ключові слова
  • глибинна будова,
  • флюїди,
  • підводні вулкани,
  • мобільні технології,
  • обробка даних,
  • дистанційне зондування
    • ...Більше
    Менше
Як цитувати
Соловйов, В., Бахмутов, В., Якимчук, М., & Корчагін, І. (2021). Глибинна структура і нові експериментальні дані про вулкани протоки Брансфілд (західна Антарктика). Український антарктичний журнал, (1), 3-15. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2021.661

Авторське право (c) 2021 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

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

Анотація

Метою дослідження є виявлення та характеристика складної магмо-газофлюїдної системи для окремих структур північної вулканічної гілки західної Антарктики в протоці Брансфілд. Вона складається з декількох глибинних магматичних камер різного рівня з магмами, піднятими безпосередньо з мантії або із зони накопичення на границі земної кори та мантії (на глибині 25–30 км). Методи дослідження засновані на відомій ідеї, що Земля може бути розглянута як сферичний конденсатор, утворений різними шарами від свого ядра до поверхні з різними параметрами — товщиною, діелектричною проникністю, щільністю, різницею контактних потенціалів. Матеріали глибинного частотно-резонансного зондування показують, що корені багатьох вулканів розташовані в шарі розплавлених порід на глибині 195–225 км і більше. Виявлено структурні закономірності вулканічних споруд та отримано перші дані про канали глибинної міграції флюїдів у протоці Брансфілд. За даними досліджень частотного резонансу, вертикальні канали вулканів заповнені базальтами, ультраосновними породами та різними групами осадових порід. Глибинні корені вулканічних структур можуть бути пов'язані з імпульсним функціонуванням газофлюїдного каналу з низькою в’язкістю. Завдяки цьому каналу насичені газом розплави утворюють в корі зони проміжної кристалізації. Результати модифікованих методів, що використовуються для обробки та декодування супутникових зображень та фотографій, дозволяють доповнити розуміння основних процесів формування структур західної Антарктики. Дослідження показали, що багатофазна імпульсна вулканічна активність, переважно через вертикальні канали міграції глибинних флюїдів із зони плавлення, розташованої в інтервалі глибин 195–225 км, відіграла значну роль у формуванні тектонічного різноманіття та еволюції структур континентальної окраїни Антарктичного регіону. Присутність вулканічних структур з корінням на різних глибинах свідчить про їх регулярний зв’язок із процесами тектонічної активації в цих регіонах, що відбувались за останні 500 мільйонів років. Використання еталонних частот для різних типів відомих порід дозволяє вивчити глибинну структуру нашої планети та вирішити проблеми пошуку корисних копалин. Результати вивчення магматичних систем протоки Брансфілд вказують на необхідність подальших досліджень механізмів утворення та еволюції структур і глибинних геосфер у різних регіонах Землі.

PDF (English)

Посилання

  1. Bakhmutov, V. G., Tretyak, K. R., Maksimchuk, V. Yu., Glotov, V. M., Grekhu, R. Kh., Egorova, T. P., Zalizovsky, A. V., Koloskov, O. V., Korchagin, I. M., & Pronenko, V. O. (2017). Struktura i dynamika heofizychnykh poliv u Zakhidnii Antarktytsi [The structure and dynamics of geophysical fields at West Antarctica]. Lviv Polytechnik Publishing House. (in Ukrainian)
  2. Berrocoso, M., Fernández-Ros, A., Prates, G., Garcia, A., & Kraus, S. (2016). Geodetic implications on block formation and geodynamic domains in the South Shetland Islands, Antarctic Peninsula. Tectonophysics, 666, 211–219. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2015.10.023
  3. Catalan, M., Galindo-Zaldivar, J., Davila, J. M., Martos, Y. M., Maldonado, A., Gamboa, L., & Schreider, A. A. (2013). Initial stages of oceanic spreading in the Bransfield Rift from magnetic and gravity data analysis. Tectonophysics, 585, 102–112. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.09.016
  4. Dubinin, E. P., Kokhan, A. V., & Suschevskaya, N. M. (2013). Tectonics and magmatism of ultraslow spreading ridges. Geotectonics, (47)3, 131–155. https://doi.org/10.7868/S0016853X13030028 (in Russian)
  5. Fretzdorff S., Worthington T. J., Haase K. M., Hékinian, R., Franz, L., Keller, R. A., & Stoffers, P. (2004). Magmatism in the Bransfield Basin: rifting of the South Shetland Arc. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109, B12208, 1–19. https://doi.org/10.1029/2004JB003046
  6. Geyer, A., Álvarez-Valero, A. M., Gisbert, G., Aulinas, M., Hernández-Barreña, D., Lobo, A., & Marti, J. (2019). Deciphering the evolution of Deception Island’s magmatic system. Scientific Reports, 9, 373. https://doi.org/10.1038/s41598-018-36188-4
  7. Haeger, C., Kaban, M. K., Tesauro, M., Petrunin, A. G., & Mooney, W. D. (2019). 3-D Density, Thermal, and Compositional Model of the Antarctic Lithosphere and Implications for Its Evolution. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20(2), 688–707. https://doi.org/10.1029/2018GC008033
  8. Janik, T., Grad, M., Guterch, A., & Środa, P. (2014). The deep seismic structure of the Earth’s crust along Antarctic Peninsula — A summary of the results from Polish geodynamical expeditions. Global and Planetary Change, 123B, 213–222. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2014.08.018
  9. Kozlenko Yu. V., & Kozlenko, M. V. (2011). Application of density modeling for solving the problem on the nature of the Bransfield Strait. Geophysical Journal, 33(4), 142–152. (in Russian)
  10. Kozlenko Yu., & Kozlenko, M. (2019). Earth crust of the Bransfield Strait between Antarctic Peninsula and King George Island. Geology and Mineral Resources of World Ocean. 15(1), 63–73. https://doi.org/10.15407/gpimo2019.01.063 (in Russian)
  11. Levashov, S. P., Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N., Bachmutov, V. G., Solovyov, V. D., & Kozlenko, Yu. V. (2008). Geophysical models of Drake Passage and Bransfield Strait crustal structure. Ukrainian Antarctic Journal, 6–7, 9–14. https://doi.org/10.33275/1727-7485.6-7.2008.486
  12. Levashov, S. P., Yakymchuk, N. A., & Korchagin, I. N. (2012). Frequency-resonance principle, mobile geoelectric technology:a new paradigm of geophysical investigations. Geophysical journal, 34(4), 167–176. (in Russian) https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v34i4.2012.116766
  13. Lodolo, E., & Perez, L. F. (2015). An abandoned rift in the southwestern part of the South Scotia Ridge (Antarctica): Implications for the genesis of the Bransfield Strait. Tectonics, 34(12), 2451– 2464. https://doi.org/10.1002/2015TC004041
  14. Lösing, M., Ebbing, J., & Szwillus, W. (2020). Geothermal Heat Flux in Antarctica: Assessing models and observations by Bayesian Inversion. Frontiers in Earth Science, 8, 105. https://doi.org/10.3389/feart.2020.00105
  15. Pedrera, A., Ruiz-Consta, A., Heredian, N., Galindo-Zaldívar, J., Bohoyo, F., Marín-Lechado, C., Ruano, P., & Somoza, L. (2012). The fracture system and the melt emplacement beneath the Deception Island active volcano, South Shetland Islands, Antarctica. Antarctic Science, 24(2), 173–182. https://doi.org/10.1017/S0954102011000794
  16. Prudencio, J., Siena, L., Ibáñez, J. M., Pezzo, E., Garcia-Yeguas, A., & Díaz-Moreno, A. (2015). The 3D Attenuation Structure of Deception Island (Antarctica). Surveys in Geophysics, 36(3), 371–390. https://doi.org/10.1007/s10712-015-9322-6
  17. Romashov, A. N. (2003). Planeta Zemlya. Tektonofizika i evolyutsiya [Planet Earth: Tectonophysics and Evolution]. Editorial URSS. (in Russian)
  18. Schreider, Al. A., Schreider, A. A., Galindo-Zaldivar, H., Maldonado, A., Gamboa, L., Martos, Y., Lobo, F., & Evsenko, E. I. (2015). Structure of the Bransfield Strait crust. Oceanology, 55(1), 126–138. (in Russian) https://doi.org/10.1134/S0001437014060101
  19. Shnyukov, S. E., Lazareva, I. I., Khlon E. A., Mitrokhin, A. V., Morozenko, V. P., Marchenkov, D. F., Nikanorova, Yu. E., & Osipenko, V. Yu. (2013). A model for forming volcanic and marine volcanogenic sedimentary rocks of the Deception Island (Western Antarctica): initial data for modeling. Geology and Mineral Resources of World Ocean, 1, 44–65. (in Russian)
  20. Soloviev, V. D., Korchagin, I., Levashov S., Yakymchuk, N., & Bozhezha, D. (2016). Central Basin of the Bransfield Strait:magnetic anomalies and the formation stages of the Antarctic Peninsula continental margin structures. Conference Proceedings, 15th EAGE International Conference on Geoinformatics — Theoretical and Applied Aspects, 2016, 1–6. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201600452
  21. Steig, E. J., Schneider, D. P., Rutherford, S. D., Mann, M. E., Comiso, J. C., & Shindell, D. T. (2009). Warming of the Antarctic ice-sheet surface since the 1957 International Geophysical Year. Nature, 457, 459–462. https://doi.org/10.1038/nature07669
  22. Teterin, D. E. (2011). Postmiocene geodynamic evolution of the Drake Passage, Western Antarctic Region, Southern Ocean. Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 47(8), 653–668. (in Russian) https://doi.org/10.1134/S106935131107010X
  23. Udintsev, G. B., Beresnev, A. F., Kurentsova, N. A., Koltsova, A. V., Domoratskaya, L. G., Shenke, G. B., Ott, N., Kenig, M., Iokat, V., Bakhmutov, V. G., Solovyov, V. D., Levashov, S. P., Yakymchuk, N. A., & Korchagin, I. N. (2010). Proliv Dreyka i more Skosha — okeanskiye vorota Zapadnoy Antarktiki [Drake Strait and the Skotia Sea — ocean gate of Western Antarctica]. In Yu. G. Leonov (Ed.), Structure and Evolution of the Lithosphere (pp. 66–90). Paulsen Editions. (in Russian)
  24. Vries, M. V. W., Bingham, R. G., & Hein, A. S. (2017). A new volcanic province: an inventory of subglacial volcanoes in West Antarctica. Geological Society, London, Special Publications, 461, 231–248. https://doi.org/10.1144/SP461.7
  25. Xia, S., Zhao, F., Zhao, D., Fan, C., Wu, S., Mi, L., Sun, J., Cao, J., & Wan, K. (2018). Crustal plumbing system of postrift magmatism in the northern margin of South China Sea: New insights from integrated seismology. Tectonophysics, 744, 227–238. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.07.002
  26. Yakymchuk, M. A. (2014). Electric field and its role in the life on Earth. Geoinformatika, 3, 10–20. (in Ukrainian)
  27. Yakymchuk, N. A., & Korchagin, I. N. (2019). Integral estimation of the deep structure of some volcanoes and cymberlite pipes of the Earth. Geoinformatika, 1(69), 28–38. (in Russian)
  28. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N., Bakhmutov, V. G., & Solovjev, V. D. (2019). Geophysical investigation in the Ukrainian Marine Antarctic Expedition of 2018: mobile measuring equipment, innovative direct-prospecting methods, new results. Geoinformatika, 1(69), 5–27. (in Russian)
  29. Zandomeneghi, D., Barclay, A., Almendros, J., Godoy, J. M. I., Wilcock, W. S. D., & Ben-Zvi, T. (2009). Crustal structure of Deception Island volcano from P wave seismic tomography:Tectonic and volcanic implications. Journal of Geophysical Research, 114, B06310. https://doi.org/10.1029/2008JB006119