Tectonic Structure and Evolution of the Lithosphere in the Antarctic Part of the South Atlantic

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Based on the analysis of global digital models, the distribution of fracture zones of the oceanic crust, global and regional models of evolution, and published geological and geophysical data, the structural features of the ocean floor in the junction area of the Indian and Atlantic oceans are considered. Tectonic zoning of the region’s crust has been carried out. Heterogeneous blocks of the lithosphere with crust formed on different spreading ridges, separated by structural boundaries, which are pseudo faults, fixing traces of propagating rift zones, jumping and dying off of spreading ridges, are identified. The main stages in the evolution of the lithosphere associated with the activation of plume magmatism and kinematic reorganizations of plate boundaries are identified.

全文:

受限制的访问

作者简介

E. Dubinin

Lomonosov Moscow State University, the Earth Science Museum

编辑信件的主要联系方式.
Email: edubinin08@rambler.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Kokhan

Geological Institute of the RAS

Email: kkkkk1987@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

N. Suschevskaya

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the RAS

Email: nadsus@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Дубинин Е.П., Сущевская Н.М., Грохольский А.Л. История развития спрединговых хребтов Южной Атлантики и пространственно-временное положение тройного соединения Буве // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1. № 5. C. 423–443.
  2. Дубинин Е.П., Кохан А.В., Тетерин Д.Е. и др. Тектоническое строение и типы рифтогенных бассейнов моря Скотия, Южная Атлантика // Геотектоника. 2016. № 1. С. 41–61.
  3. Дубинин Е.П., Рыжова Д.А., Чупахина А.И. и др. Строение литосферы и условия формирования подводных поднятий приантарктической части Южной Атлантики на основе плотностного и физического моделирования // Геотектоника, 2023, № 4, с. 32–55.
  4. Лейченков Г.Л., Сущевская Н.М., Беляцкий Б.В. Геодинамика атлантического и индийского секторов Южного океана // Докл. РАН. 2003. Т. 391. № 5. С. 675–678.
  5. Меланхолина Е.Н., Сущевская Н.М. Тектоника пассивных окраин южного океана в регионе Африки — Восточной Антарктиды // Геотектоника. 2019. № 4. С. 25–42.
  6. Пейве А.А., Перфильев А.С., Пущаровский Ю.М. и др. Строение района южного окончания Срединно-Атлантического хребта (тройное сочленение Буве) // Геотектоника. 1995. № 1. С. 51–68.
  7. Пущаровский Ю.М. Тектоника и геодинамика спрединговых хребтов Южной Атлантики // Геотектоника. 1998. № 4. С. 41–52.
  8. Рыжова Д.А., Коснырева М.В., Дубинин Е.П., Булычев А.А. Строение тектоносферы поднятий Метеор и Айлос Оркадас по результатам анализа потенциальных полей // Геофизические исследования. 2022. Т. 23. № 4. С. 5–22.
  9. Рыжова Д.А., Толстова А.И., Дубинин Е.П. и др. Строение тектоносферы и условия формирования Мозамбикского хребта: плотностное и физическое моделирование // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2022. № 1. Вып. 53. C. 46–58.
  10. Сущевская Н.М., Коптев-Дворников Е.В., Пейве А.А. и др. Особенности процесса кристаллизации и геохимии толеитовых магм западного окончания Африкано-Антарктического хребта (хребет Шписс) в районе тройного сочленения Буве // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1(3). С. 221–250.
  11. Сущевская Н.М., Мигдисова Н.А., Дубинин Е.П., Беляцкий Б.В. Региональные и локальные аномалии магматизма и особенности тектоники рифтовых зон между Антарктической и Южно-Американской плитами // Геохимия. 2016. № 5. С. 1–17.
  12. Удинцев Г.Б., Береснев А.Ф., Куренцова Н.А. и др. Пролив Дрейка и море Скоша — океанские ворота Западной Антарктики // Строение и история развития литосферы. Вклад России в Международный Полярный год. Т. 4. М.: Paulsen, 2010. С. 66–90.
  13. Ben-Avraham Z., Hartnady C.J.H., Le Roex A.P. Neotectonic activity on continental fragments in the Southwest Indian Ocean: Agulhas Plateau and Mozambique Ridge // J. Geophys. Res. 1995. V. 100(B4). P. 6199–6211.
  14. Bradford M.C., Hailwood E.A. Magnetostratigraphy of Sediments from Sites 701 and 702 // Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results. 1991. V. 114. P. 359–366.
  15. Brenner C., LaBrecque J.L. Bathymetry of the Georgia Basin and environs // Proceedings of the Ocean Drilling Program, Initial Reports. 1988. V. 114. P. 23–26.
  16. Ciesielski P.R, Kristoffersen Y. et al. Leg 114 // Proceedings of the Ocean Drilling Program, Initial Reports. 1988. V. 114.
  17. Class C., Le Roex A. South Atlantic DUPAL anomaly — Dynamic and compositional evidence against a recent shallow origin // Earth and Planet Sci. Lett. 2011. V. 305. № 1–2. P. 92–102.
  18. DeMets C., Gordon R., Argus D. Geologically current plate motions // Geophys. J. Int. 2010. V. 181. P. 1–80.
  19. Dick H., Lin J., Schouten H. An ultra-slow class of spreading ridge // Nature. 2003. V. 426. P. 405–412.
  20. Dingle R.V., Scrutton R.A. Continental breakup and the development of post-Paleozoic sedimentary basins around southern Africa // Geol. Soc. Am. Bull. 1974. V. 85. P. 1467–1474.
  21. Dorschel B., Jensen L., Arndt J.E. et al. The southwest Indian Ocean Bathymetric Compilation (SWIOBC) // Geochem. Geophys. Geosyst. 2018. V. 19. № 3. P. 968–976.
  22. Doucouré C.M., Bergh H.W. Continental origin of the Mozambique Plateau: a gravity data analysis // J. African Earth Sciences. 1992. V. 15. № 3–4. P. 311–319.
  23. Douglass J. et al. Small Influence of the discovery and Shona mantle plumes on the southern Mid-Atlantic Ridge: Rare earth evidence // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22. № 21. P. 2893–2896.
  24. Eagles G., Jokat W. Tectonic reconstructions for paleobathymetry in Drake Passage // Tectonophysics. 2014. V. 611. P. 28–50.
  25. Eagles G., König M. A model of plate kinematics in Gondwana breakup // Geophys. J. Int. 2008. V. 173. P. 703–717.
  26. Erlank A.J., Reid D.L. Geochemistry, mineralogy, and petrology of basalts, LEG 25, Deep Sea Drilling Project // Initial Reports of the Deep-Sea Drilling Project. U.S. Government Printing Office, Washington D.C., USA. 1974. V. 25. P. 543–551.
  27. Fischer M.D., Uenzelmann-Neben G., Jacques G., Werner R. The Mozambique Ridge: a document of massive multistage magmatism // Geophys. J. Int. 2017. V. 208. P. 449–467.
  28. Gohl K., Uenzelmann-Neben G., Grobys N. Growth and dispersal of a southeast African large igneous province // South African Journal of Geology. 2011. V. 114. № 3–4. P. 379–386.
  29. Goodlad S.W., Martin A.K., Hartnady C.J.H. Mesozoic magnetic anomalies in the southern Natal valley // Nature. 1982. V. 295. P. 686–688.
  30. Granot R., Dyment J. The Cretaceous opening of the South Atlantic Ocean // Earth and Planet Sci. Lett. 2015. V. 414. P. 156–163.
  31. Hanyu T., Nogi Y., Fujii M. Crustal formation and evolution processes in the Natal Valley and Mozambique Ridge, off South Africa // Polar Science. 2017. V. 13. P. 66–81.
  32. Hartnady C.J.H. et al. Seismotectonics of the Lwandle-Nubia plate boundary between South Africa and the Southwest Indian Ridge // Geophys. Res. Abstracts. V. 15. EGU2013–10203.
  33. Hoernle K. et al. Tectonic dissection and displacement of parts of Shona hotspot volcano 3500 km along the Agulhas-Falkland Fracture Zone // Geology. 2016. V. 44. № 4. P. 263–266.
  34. Jacques G., Hauff F., Hoernle K. et al. Fischer Nature and origin of the Mozambique Ridge, SW Indian Ocean // Chrm. Geology. 2019. V. 509. P. 9–22.
  35. Kamenetsky V.S., Maas R., Sushchevskaya N.M. et al. Remnants of Gondwan continental lithosphere in oceanic upper mantle: Evidence from the South Atlantic Ridge // Geology. 2001. V. 29. № 3. P. 243–246.
  36. König M., Jokat W. The Mesozoic breakup of the Weddell Sea // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. B12102.
  37. König M., Jokat W. Advanced insights into magmatism and volcanism of the Mozambique Ridge and Mozambique basin in the view of new potential field data // Geophys. J. Int. 2010. V. 180. № 1. P. 158–180.
  38. Kristoffersen Y., Labrecque J. On the tectonic history and origin of the Northeast Georgia Rise. // Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results. 1991. V. 114. P. 23–38.
  39. LaBrecque J.L., Hayes D.E. Seafloor spreading history of the Agulhas Basin // Earth and Planetary Sci. Lett. 1979. V. 45. P. 411–428.
  40. LaBrecque J.L., Ciesielski P.F., Clement B. Leg 114. Subantarctic South Atlantic. Ocean Drilling Program, Scientific Prospectus. 1987. № 14. 135 p.
  41. Leinweber V.T., Jokat W. Is there continental crust underneath the northern Natal Valley and the Mozambique Coastal Plains? // Geophys. Res. Let. 2011. V. 38. L14303.
  42. Le Roex A.P., Dick H.J.B., Reid A.М. et al. Petrology and geochemistry of basalts from the American-Antarctic Ridge, Southern Ocean: implications for the westward influence of the Bouvet mantle plume // Contrib. Mineral. Petrol. 1985. V. 90. P. 367–380.
  43. Ludwig W.J., Nafe J.E., Simpson E.S. W., Sacks S. Seismic refraction measurements on the Southeast African continental margin // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. P. 3707–3719.
  44. Marks K.M., Stock J.M. Evolution of the Malvinas Plate south of Africa // Mar. Geophys. Res . 2001. V. 22. № 4 P. 289–302.
  45. Marks K.M., Tikku A.A. Cretaceous reconstructions of East Antarctica, Africa and Madagascar // Earth and Planetary Sci. Lett. 2001. V. 186. P. 479–495.
  46. Matthews K., Müller R., Wessel P., Whittaker J. The tectonic fabric of the ocean basins // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. B12109.
  47. Matthews K. et al. Global plate boundary evolution and kinematics since the late Paleozoic // Global and Planetary Change. 2016. V. 146. P. 226–250.
  48. Maus S., Barckhausen U., Berkenbosch H. et al. EMAG2: A 2–arc min resolution Earth magnetic anomaly grid compiled from satellite, airborne, and marine magnetic measurements // Geochem. Geophys. Geosyst. 2009. V. 10. № 8. 12 p.
  49. Meyer B., Chulliat A., Saltus R.W. Derivation and Error Analysis of the Earth Magnetic Anomaly Grid at 2 arc min Resolution Version 3 (EMAG2v3) // Geochemistry. 2017. V. 18. P. 4522–4537.
  50. Moulin M. et al. Gondwana breakup: Messages from the North Natal Valley // Terra Nova. 2020. V. 32. P. 205–214.
  51. Müeller С.O., Jokat W. The initial Gondwana break-up: A synthesis based on new potential field data of the Africa-Antarctica Corridor // Tectonophysics. 2019. V. 750. P. 301–328.
  52. Parsiegla N., Gohl K., Uenzelmann-Neben G. The Agulhas Plateau: Structure and evolution of a large igneous province. // Geophys. J. Int. 2008. V. 174. P. 336–350.
  53. Pérez-Díaz L., Eagles G. Constraining South Atlantic growth with seafloor spreading data // Tectonics. 2014. V. 33. № 9. P. 1848–1873.
  54. Raymond C.A., LaBrecque J.L., Kristoffersen Y. Islas Orcadas Rise and Meteor Rise: the tectonic and depositional history of two aseismic plateaus from sites 702, 703, and 704 // Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results. 1991. V. 114. P. 5–22.
  55. Reeves C.V. et al. Insight into the Eastern Margin of Africa from a new tectonic model of the Indian Ocean // Geological Society, London, Special Publications. 2016. V. 431(1). P. 299–323.
  56. Reznikov M., Ben-Avrahamb Z., Hartnady C., Niemie T. Structure of the Transkei Basin and Natal Valley, Southwest Indian Ocean, from seismic reflection and potential field data // Tectonophysics. 2005. V. 397. P. 127–141.
  57. Richards P.C., Stone P., Kimbell G.S. et al. Mesozoic Magmatism in the Falkland Islands (South Atlantic) and their offshore sedimentary basin // J. Petroleum Geology. 2013. V. 36(1). P. 61–74.
  58. Sandwell D.T., Müller R.D., Smith W.H.F. et al. New global marine gravity from CryoSat-2 and Jason-1 reveals buried tectonic structure // Science. 2014. V. 346. № 6205. P. 65–67.
  59. Schimschal C.M., Jokat W. The Falkland Plateau in the context of Gondwana breakup // Gondwana Research. 2019. V. 68. P. 108–115.
  60. Schmid F., Schlindwein V. Microearthquake activity, lithospheric structure, and deformation modes at an amagmatic ultraslow spreading Southwest Indian Ridge segment // Geochem. Geophys. Geosyst. 2016. V. 17. P. 2905–2921.
  61. Schwindrofska A., Hoernle K. Hauff F. et al. Origin of enriched components in the South Atlantic: Evidence from 40 Ma geochemical zonation of the Discovery Seamounts // Earth and Planetary Sci. Lett. 2016. V. 441. P. 167–177.
  62. Seton M. et al. Community infrastructure and repository for marine magnetic identifications // Geochem. Geophys. Geosyst. 2014. V. 15(4). P. 1629–1641.
  63. Simmons N.A., Myers S.C., Johannesson G., Matzel E. LLNL-G3Dv3: Global P wave tomography model for improved regional and teleseismic travel time prediction // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B10. 28 p.
  64. Stamps D.S., Flesch L.M., Calais E., Ghosh A. Current kinematics and dynamics of Africa and the East African Rift System // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2014. V. 119. P. 5161–5186.
  65. Standish J., Dick H., Peter J. et al. MORB generation beneath the ultraslow spreading Southwest Indian Ridge (9–25°E): Major element chemistry and the importance of process versus source // Geochemistry. 2008. V. 9. Q05004.
  66. Storey B.C., Kyle P.R. An active mantle mechanism for Gondwana breakup // South African Journal of Geology. 1997. V. 100. P. 283–290
  67. Thompson G., Bryan W.B., Frey F.A. et al. Petrology, geochemistry and original tectonic setting of basalts from the Mozambique Basin and Ridge (DSDP sites 248, 249 and 250) and from the Southwest Indian Ridge (DSDP site 251) // Mar. Geol. 1982. V. 48. Р. 175–195.
  68. Tikku A., Marks K.M., Kovacs L.C. An Early Cretaceous extinct spreading center in the northern Natal valley // Tectonophysics. 2002. V. 347. P. 87–108.
  69. Torsvik T.H., Rousse S., Labails C., Smethurst M.A. A new scheme for the opening of the South Atlantic Ocean and the dissection of an Aptian salt basin // Geophys. J. Int. 2009. V. 177. Issue 3. P. 1315–1333.
  70. Tucholke B.E., Houtz R.E., Barret D.M. Continental Crust Beneath the Agulhas Plateau, Southwest Indian Ocean // J. of Geophys. Res. 1981. V. 86(BS). P. 3791–3806.
  71. Vérard C., Flores K., Stampfli G. Geodynamic reconstructions of the South America–Antarctica plate system // J. Geodynamics. 2012. V. 53. P. 43–60.
  72. Weatherall P. et al. A new digital bathymetric model of the world’s oceans // Earth and Space Science. 2015. V. 2. P. 331–345.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Bottom relief of the study area according to the GEBCO_2014 model [72]. The figure shows the profile A-A′. Changes in the bottom relief and geophysical characteristics along the profile are shown in Fig. 2d-j. Numbers in the figure indicate morphostructures: oceanic basins: 1 - Argentine, 2 - Cape, 3 - Transkei, 4 - Mozambique, 5 - African-Antarctic; spreading ridges: 6 - SAH, 7 - Southern segment of the SAH, 8 - Western segment of the SAH, 9 - Eastern segment of the SAH, 10 - AAH, 11 - Agulhas paleospreading ridge; fault zones and transform faults: 12 - Agulhas-Falklands, 13 - Du Toit - Andrew Bain - Prince Edward, 14 - Shaka, 15 - Vulcan; marginal plateaus and oceanic rises: 16 - Discovery, 17 - Agulhas Bank, 18 - Agulhas Plateau, 19 - Northern Natal Valley, 20 - Southern Natal Valley, 21 - Mozambique Ridge, 22 - Transkei Rise, 23 - Meteor, 24 - Islos Orcados, 25 - Northeast Georgia, 26 - Maurice Ewing Bank, 27 - Falkledon Plateau, 28 - Astrid Ridge, 29 - Maud Rise

下载 (858KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Geophysical characteristics of the study area. a-d - by area: a - vertical gravity gradient [58], b - map of the anomalous gravity field in free air [58], c - map of the anomalous gravity field in Bouguer's reduction [3], d - gradient of the anomalous magnetic field according to [49], d-d - on the profile A-A′ (see the location of the profile in Fig. 1): e - graph of the anomalous field of gravity in Bouguer's reduction, f - graph of the anomalous field of gravity in free air, g - relief along the A-A′ profile (see Fig. 1). in Fig. 1): e - plot of the anomalous gravity field in Bouguer's reduction, f - plot of the anomalous gravity field in free air, g - bottom relief along the transatlantic profile according to [72]; the numbers of structures along the profile are indicated in accordance with Fig. 1

下载 (1MB)
索引源数据
4. Fig. 3. Scheme of lithosphere tectonic zoning based on global grid and compilation data [47, 49, 58, 62]. The figure shows: 1-5 - active plate boundaries: 1 - spreading axis; 2 - nontransform faults; 3 - transform faults; 4 - subduction zone; 5 - diffuse plate boundaries; 6-8 - ancient plate boundaries: 6 - paleospreading axes, 7 - traces of demarcation transform faults, 8 - off-axis traces of transform faults; 9 - off-axis traces of nontransform faults; 10, 11 - continental margins: 10 - riftogenic, 11 - shear; 12 - suture zones caused by overshoots of the spreading axis; 13 - traces of spreading ridges advancement - pseudo-fractures; 14 - magmatic rises; 15 - island arcs; 16 - continental crust massifs; 17 - thinning continental crust massifs; 18-27 - different in origin oceanic crust massifs formed on different spreading ridges: 18 - SAH, 19 - SSAH, 20 - western segment of the SSAH, 21 - eastern segment of the SSAH, 22 - Malvinas Ridge, 23 - Transkei Basin Ridge, 24 - Falkland Basin, 25 - Weddell Sea spreading ridges, 26 - West Scotia Ridge, 27 - central and eastern Scotia Sea basins; 28-33 - other designations: 28 - DSDP project wells, 29 - ODP project wells, 30 - seamounts, 31 - LMA M0, 32 - LMA C34, 33 - A-A′ profile line shown in Fig. 1

下载 (649KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Reconstructions of the structures of the study area according to [47, 51, 62, 71] with modifications and additions: a - 165-170 Ma, b - 150 Ma, c - 130 Ma, d - 95-100 Ma, e - 70 Ma, f - 50 Ma. Numbers indicate: 1 - areas of active rifting; 2 - cratons; 3 - schematic area of magmatism development associated with the Karoo plume, 4 - continental crust, 5 - areas of SDR development, 6 - rifting die-off, 7 - thinning crust, 8 - magmatic rises, 9 - oceanic crust of the eastern section of the South Pacific Ocean and other spreading ridges of the Indian Ocean, 10 - oceanic crust of the western part of the South-West Pacific Ocean, 11 - oceanic crust of the Southern Ocean, 12 - oceanic crust of the spreading center of the Weddell Sea, 13 - oceanic crust of the South Pacific Ocean, 14 - oceanic crust of the Malvinas Plate, 15 - oceanic crust of the spreading center of the Transkei Basin, 16 - spreading axes, 17 - paleospreading axes; 18 - suture zones formed as a result of spreading overshoot, 19 - pseudofractures - traces of the Bouvet triple junction, 20 - off-axis traces of faults. Question marks indicate areas with possible development of oceanic crust [59]

下载 (1MB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».