Введение к работе
Актуальность темы
Акаліп магнитных аномалии занимает особое положение в изучении природы п эволюции океанскоіі литосферы. Характерная полосчатая, обладающая бплаїератьноп симметрией относительно средпнио-океанических хребтов (СОХ), структура аномальною магнитного поля (АМП) океанов явилась одним из основных аргументов при обосновании концепции тектоники лшосферных плит. Современные легальные данные, полученные и пределах СОХ, свидетельствуют что спредииг океанического дна, особенно ь условиях малых скоростей корообразования, представляє! собой сложный трехмерный процесс, г, котором разрывным нарушениям отводится существенная роль. По данным і іубоководпоіо бурения и драгирования пород дна известно, что породы глубинных і ори ютов коры магнитны п могут влиять на величину магнитных аномалий. В последнее время и петромагппшых моделях океанской литосферы нее большее значение придается глубинным маши толк гивпым горизонтам.
Современные данные систематической шаром.» шпион сі.ечки в комплексе с батиметрической, гравиметрической и сейсмометрической информацией, полученные по .программе Канаро-Батамского геотраверса (КБІТ) в Северной части Центральной Атлантики, в области где кора образована в ходе типичного мелл.'иного спредшпа. позволяют изучить пространственно - временные особенности формирования и эволюции ее магнит оактивного слоя и плотностной структуры, что янзяется акіуальноі) задачей геологических исследовании в океане.
Целью настоящей работы является изучение природы магнитных и гравитационных аномалии и их связи со структурой маптитоактизного слоя океанической коры, сформированной в условиях нпзкоскоростного спрединга па примере района, расположенного в Атлантическом океане хтежду разломивши зонами Кейп и Атлантис. Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
-
проведен анализ амплитудных характеристик магнишых аномалии;
-
выполнено магнитное и нлотностное моделирование коры;
-
проведено сопоставление латерального изменения эффективной намагниченности и эффективной плотности с возрастом коры и особенностями спрединга исследуемого района.
Материалы, используемые в работе и методика исследовании
В основе работы лежат материалы комплексных геофизических исследовании, выполненных по программе Капаро-Багамского геотраверса:
1. площадные съемки магнитного поля, рельефа дна и поля силы тяжести в районе
Средннно-Атлантического хребта (СЛХ) и его флангов, которые позволили построить
среднемасштабные карты этих параметров на акваторию размером 1000x600 км и
охарактеризовать океаническую кору возрастом от 0 до 40 млн. лет;
2. три широтных трансокеаническнх профиля комплексных геофизических
исследований, содержащих информацию о магнитном поле, поле силы тяжести, рельефе
дна, сейсмических границах и дающим представление об особенностях коры,
сформировавшейся за последние 80 млн. лет;
3. база данных по петромагнитным свойствам океанических пород, созданная в
лаборатории геомагнитных исследований ИО РАН;
4. публикации, в том числе и новейшие цифровые компилляции /Macnab et al.. 1996/, а
также данные Проекта Глх'боководного Бурения.
В ходе исследований использовались компьютерные технологии обработки, картографирования и интерпретации геофизических данных. При плотностном и магнитном моделировании применялись разнообразные способы решения прямых и обратных задач грави- и магнитометрии в двумерной постановке с целью геоисторического анализа АМП и вычисления эффективной намагниченности и интегральной плотности по профилям. Автором предложена методика оценки интенсивности АМП е трехмерной постановке, применена методология исследования 4-D архитектуры дитосферы, градирование осуществлялось по алгоритму минимума кривизны поверхности /Briggs, 1974/. Все методические приемы реализованы в виде программного обеспечения, функционирующего в среде IBM/PC - совместимых компьютеров.
Научная новизна работы Для океанической коры, сформированной в условиях низкоскоростного спредингг, предложена нетрадиционная модель магнитоактивного слоя, с учетом распределения источников аномалий на всю ее мощность.
Выполнен возрастной анализ интенсивности гноматьного магнитного поля и эффективной намагниченности, что является конкретной реализацией автором настоящей работы методологии исследования 4-D архитектуры литосферы /Мащенков, 1994/, подразумевающей трехмерное моделирование геофизических характеристик совместно с временным анализом их изменчивости.
Проведена комплексная интерпретация данных в сопоставлении с характеристиками режима спрединга (скорость раскрытия, эруптивная и тектоническая фазы формирования коры).
Защищаемые положения.
/. В Северной части Центральной Атлантики интенсивность магнитных аномалий изменяется с возрастом океанической коры. Существует билатеральная симметрия по отношению к оси хребта повышенных значений амплитудных характеристик аномального магнитного попя (размаха аномалий) на возрастных интервалах 20-25, 55-55 и 70-80 млн. лет.
2. Источники океанских магнитных аномалий располагаются не только в пределах пиллоу-базалыпов слоя 2А, как предусматривалось канонической моделью Вайна -Мэтьюза, но и в глубинных слоях океанической коры. Суммарная мощность магнитоактивного слоя в первом приближении соответствует мощности океанической коры.
І. Резкие колебания значений эффективной намагниченности вдоль оси Средшшо -ыппантического хребта связаны с серпентинитовыми протрузиями, выявленными в зонах пересечения хребта и трансформных разломов, а также с изменениями состава базальтов, которые обусловлены различиями в геодинамических режимах центра спрединга.
4. Интенсивность магнитных и гравитационных аномалий в зоне Срединно -Атлантического хребта определяется скоростью спрединга и зависит от фазы формирования коры (эруптивной или тектонической). При этом уменьшение мгновенной скорости спрединга сопровождается, как правило, увеличением средней эффективной намагниченности коры и уменьшением ее эффективной плотности.
Вклад автора. Автор участвовала во всех этапах исследований от получения материатов (участие в нескольких рейсах в составе гравимагнитного отряда), оцифровки результатов гидромагнитных съемок, увязки магнитометрических данных, до разработки методики изучения амплитудных характеристик АМП, выполнения магнитного и плотностного
моделирования. Изучением строения литосферы Атзатнческого океана диссертат занимается с 1981 года, являясь ответственным исполнителем разделов ряда научно исследовательских тем.
Практическая значимость работы.
Полученные компьютерные карты эффективной намагниченности и интенсивное і и магнитных аномалий дополняют геофизические базы данных по геотраверсач- и представляют собой основу для решения фундаментальны:; и прикладных проблем изучения геологического строения дна океана. Ряд картографических результатов использован при реализации научно-исследовательских тем ВНИИОкеангеологпя, преднолаїаеіся их тчант в компьютерном Атласе по КБГТ.
С учетом результатов данного исспедования возможно планирование следующих лапок геолого-геофизических работ в океане, направленных на решение вопросов гекюппческот и минерагенического районирования, а также прогноза участков САХ, псрсі.скпінних на месторождения глубоководных полиметаллических сульфидов.
Апробация работы. Основные результаты и отдельные почожения диссечіашш докладывались на различных отечественных и международных научных симпозиумах:
X Всесоюзной школе по морской геологии (Геленджик, 1992), Всероссийском семинаре "Электромагнитные исследования морен и океанов" (Москва. 1992). V и \! Межведомственных конференциях по новейшим достижениям в морской геологии (С-Петербург, 1992, 1994), Международной конференции "Тектоника шит" памяти Л.П.Зоненшайна (Аксаково, 1993). XXI Генеральной ассамблее 1UGG (Боулдер. США, 1995) и совещании "Инициатива R-Ridge" (С.-Петербург, 1995). Работ в целом докладывазась на заседании секции Ученого Совета ВНИИОкеашеологим и на расширенном семинаре отдела тектоники литосферных плит и лаборатории геомагнитных исследований ИО РАН.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 работах, две в настоящее время находятся в печати.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяіп глав и заключения. Содержит 73fc страниц текста, '^ рисунков и список литературы m ' / наименований.