Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гравитационное моделирование тектоносферы экваториальной зоны Атлантического океана

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Гравитационное моделирование тектоносферы экваториальной зоны Атлантического океана"

АКАДШИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР ИНСТИТУТ ГЕ011СИЮ1 им. С. И.СУ ЕВ0ТШ1А

На правах рукописи

К031ЕШГ0 ЮРИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

УДК B50,83I:B6I,24I(í$I)

Г'РАБОТАЩШННйЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЫСГ0Н0СФЕН1 ЭКВАТОРИАЛЬНОЙ ЗОШ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА

04.00.22-Таофнрика"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание' ученой (ггепвни кандидата гояог о-ц шм ра л с г m¡oc них а лук

Киев - 1990

Работа выполнена в Институте геофизики им. С.И.Субботкна АН УССР

Научны® руководители: академик АЛ УССР, доктор

фиэ. - мат. нв^к, профессор СТАРОСТЕШШ В.И.

доктор геол. - ивн. наук ГУСАКОВ ОМ.

Официальное оппоненты: доктор геол. - мил. наук

КРАСОВСКИЙ С.С. доктор физ. - мат. наук БУДАНОВ В.Г.

Ведущая организация: ВНИИ Геологии и минеральных

ресурсов Мирового океана ПГО "Севморгвология" Министерства геологии СССР

З&цита состоится "

1990 г, в л... часов на заседании специализированного совета Д.016,02.01 при Институте геофизики им. С.И.Субботина АН УССР:

252680, г. Киев-142, пр.Палладина, 32 С диссертацией можно ознакомиться в библиотоке Института геофизики им. С.И.Субботина АН УССР.

1 /

Автореферат разослан 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Тутерман В.Г.

ОБЩАЯ ХАР АКТЕР1ЮЛШ А РАГОШ.

Актуальность работы. Гравитационное поле является одним.из

основных источников информации о строении кори и верхней мантии океанических" сегментов Земли..Его интерпретация методом гравитационного моделирования актуальна как в научном, так и в прикладном аспектах, поскольку дает сведения о "плотности).* пространственных неоднородностях тектоносферы и взаимосвязи яонерхнсстимс структур с глубинными. Это имеет большое значение для понимания процессов развития крупных регионов и отдельных геоструктур.

Важность•научения плотнсстной структуры тектоносфзрм океанов обусловило включение данной тематики в прогршлму ГШ!' СМ СССР 0.74.01 "Геологические, геофизические и геохимические исследования, дна океанов ( задание 02.02 )" и программу ОПТ АН СССР "Мировой океан" ( тема 02.02 "Геофизические глубинные неоднородности океанов - комплексный анализ" ).

Экваториальная зона Атлантического океана била выбрана да я изучения по двум причинам. Первая - исключительная сложность строения и разнообразие типов океанических структур: средтно-океани-ческий хребет, осложненный системами поперечных нарушений; глубоководные котловины; асейсмичнне подводные поднятия. Вторая - глубинное строение этого участка'Атлантики практически не исследовано. Поэтому создание объёмной плотностной модели тектоиосферы, в рамках которой обобцена вся. имеющаяся геолого-геофизическая информация, способствует развитию представления о пространственной структуре этого сектора Земли, что имеет большое значение для изучения строения зон сочленения Атлантического океана с окружающими его материками.

Делыо диссертационной работы является изучение объемного распределения плотнос.тных неоднородноотей тектсносферы северной' приэкваториальной зоны Атлантического океана, а также отдельных тектонических структур в ее пределах путем построения гравитационных моделей возрастающей степени детальности.

Основные задачи:

I. Обоснование методики и технологии расчетов, примененных при построении объемных плотностнпг. моделей.

• 2. Анализ подходов к.изучению компенсационного перераспределения масс. • ' -

3. Разработка рационального метода построения двумерных ыодо-■л ой переходи!,>х зон океан-континент пассивного типа.

при отсутствии глубоководных скважин. Построенная систома гравитационных моделей представляет новую информацию о глубинном строении Экваториальной Атлантики и может послужить основой для выделе-нил в пределах Гвинейского и Амазонского секторов океана участ-.ков, перспективных с точки зрения поисков полезных ископаешгх.

Личный вклад автора. Диссертант сям нанимался сбором материала .для работы и обобщением результатов исследований. Ему принадлежат постановка конкретных задач в рамках подготовки диссертации и выбор путей их решения. В'соавторстве с сотрудниками лаборатории норкой геофизики Института геофизики им,С.И.Суббатина АН УССР им построена карта гравитационного поля Agc.e. масштаба 1:500000 Гвинейского сектора Атлантического океана, на основании которой рассчитывались шютностные модели -этого района. Диссертантом выполнены все расчеты гравитационных моделей на ЭВМ. Результаты, содержащие научцув новизну, получены непосредственно автором. ' ~

Апробация работи. Основные положения и результаты работы докладывались на I Республиканской школе-семинаре молодых геофизиков Украины (г.Алушта, 1966) и УТ Всесоюзной школе-семинаре "Теория и практика интерпретации потенциальных полей" (г.Ялта, 1989). "

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 7 работ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав и заключения. Содержит 97 страниц машинописного текста, 48 рисунков, б .таблга; и список литературы из 245 наименований. '■"■. ' fia защиту выносятся следующие положения:

1. Многообразие тектонических элементов и различия в величи- ; lie наблюденного гравитационного поля однотипных структур севернфй приэкваториальной асим Атлантического океана обусловлено плотнеет-ными неоднородноетями на различных этажах тектоносферы.

2. Основным звеном, компенсирующим близповерхноепше откло- : нения реальных структур от нормальных значений геометрических параметров и плотностей, является астеносфера - по массе и моменту . инерции примерно на 90£ , по гравитационному пол» на 95?*.

3. В пределах тектоносферы существуют закономерные изменении плотностных характеристик по латсрали относительно Средипно-Атлан-тического хребта. ' ''• ■ - -

4. Гвинейское краевое плато подстилается корон океанического типа. Континентальная кора со стороны Африки заканчивается в пределах внутреннего шельфа. Между континентальной и океанической корой находится полоса шириной 00 км с промежуточными характеристиками. ■ .

Автор искренне признателен за внимание, поддержку, плодотворнее дискуссии и конструктивную критику В.Б.Бурьянову, В.Г.Козленг ко, О.М.Исакову,' В.И.Старостенко и благодарит А.Н/Заворотько и' МЛ".Оганесяна, помогавших й овладении программами расчетов на ЭВМ, С.В.Резник, Е.Л.Шевнину,-Н.Г.Соловьеву, оказавших помощь в оформле-' нии работы, ■ . • ■

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. ' I

Во введении освещается актуальность темы диссертационной ра- г боты, формулируется ее цель, приводятся основные положения и результаты, -характеризуются уровень их новизны и практическая эначи- ' мость, даются сведения об апро.бации результатов и личном вкладе, автора.

Глава 1. МШДИКА II ТЕХНИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Раздел 1,1. посвящен основнкм положениям методики работы, которыми являются: гравитационное моделирование ( построение такого распределения плотности,' гравитационный "эффект которого совпадает с наблюденным полем силы тяжес. в заданных пределах ) в абсолютной привязке, (расчетные гравитационные аномалии модели приводятся к фиксированному уровню эффекта""нормального" плотностного распределения ), ранжировка моделей по степени детальности, использова- ■ пне для построения исходного приближения перераспределения масс по методу вариацци плотности. . .

В разделе- 1.2. обосновывается выб.ор "нормального" распределе-. ния плотности.-В качестве такового принята .предложенная О.М.Русаковым (1983). серия колонок, р ( Н , 1, базирующаяся на генеральной .зависимости между параметрами океанической тектоносферы и • возрастом Сопоставление параметров "нормальных" колонок с -фактшюскиь'м материалами показало их хорошую сходимость (мощность коры соответственно 6,1 и б,0?.. км, шютнссть коры 2,8 и 2,84*10^ кг-м" ,). .-Согласно, сейсмическим дднмрн ( П.Н.Кузьмин, 1987 ) в пределах Сррдин'ио-гАтлант'йческого хребта яначитояьно' чте, чем я кот-ловит, набл«па'втся пойтг'енш-о скорости %в коре ( случаев •; гтив -г'-' К ?';■!! дянн;-о полноетьп .согласуются с пппен^иппи п.-;; - - ■

пост» корн в нормальных колонках р ( М , ^ ) возраста 0-20 шт.лет ст 2,7 до 2,8'Ю^кгм"^. Составленная карта разности Ы1$ между фактической глубиной залегания кровли фундамента и нормальными . значениями опорных колонок, р( Н >^ ) покапала, что для подавляющего большинства акватории Экваториальной Атлантики параметр ДЦф достаточно близок к нулю: ± 0,5 км. На основании этого сделан вывод о том, что серия нормальных колонок р( И > £ )■достаточно достоверно отражает свяпь двух параметров - глубины кровли фундамента и расстояния от оси Срединко-Атлантического хребта в пределах изучаемого региона.

Раздел 1.3. посвящен вопросу связи параметров глубинной структуры тектонОсферы с геолого-геофизической информацией о верхней части разреза. Основной общепризнанной концепцией взаимосвязи поверхностных явлений с глубинными неоднородностями является теория изостазии, которая состоит в выполнении условия равенства масс по радиусу. В Институте геофизики была выдвинута гипотеза с более жесткими требованиями к уравновешенности - совместное постоянство массы и момента инерции ( Ю.Старостенко, Э.Л.Шен, 1981 ). Практически этот подход реализуется методом вариации плотности ( МВП ). В отличие от классической двуовенной схемы изостазии с компенсируемым и компенсирующим Звеньями в нем перераспределение масс по разрезу осуществляется тремя ( или белее ) звеньями - одно возмущающее ( компенсируемое ) и два ( или более 1 компенсирующие разных знаков. На модельном примере продемонстрирована предпочтительность применения МВП для целей гравитационного моделирования по сравнению с классической схемой; При сохранении баланса масс модели невозможно достижение заданного уровня подбираемого поля силы тяжести (д^о , и наоборот, плотностная модель с точно подобранным гравитационным полем оказывается неуравнове- . шенной: [д^д . Расчеты показали, что при использовании МВП несогласие между массой и аномалией поля существенно ниже, чем при.ияостатической компенсации. И преимущество моделей, построен-, них методом вариации плотности, тем больше, чем глубже принимается уровень выравнивания. На подошве кору разность ь пользу МВП по Д<^ при ДМ=0 составляет на кровле астеносферы 20$.

В разделе 1.-1. рассматривается •проблема определения уровня компенсации. Литосфера считается однородна.!, твердым слоем, ело-жс-нщ-'н полностью раскристаллизованными истцами, обладающими упру-

гоотьп и хрупкостью ( С.А.Ушакор, Ю.И.Галушкин," 1970 >. Оледова-

тельно, она по своим механический свойствам - вязкости и длительной йрочпости - не может быть слоем, в котором происходит перераспределение вещества в достаточно короткие сроки. В то же время не выбивает сомнений ведущая роль астеносферу -• слоя пониженной вязкое-If и, .содержащего Некоторое количество .расплавленного вещества - в 'Тектонических процессах, обуславливающих приповерхностные неодно-

:родности.' ' .. ..

Исходя из этих соображений, а также спираясь на -выводи исследователей ( Е.В.Артютков, 1979; О.М.Русаков, 1985; и др. ) при по- • г.троении модели .тектоносферы- Экваториальной. Атлантики била принята ■ •¡¡гхема компенсации приповерхностных отклонений' от нормальных коло->;■!', .в основном, па счет плотностных неодиороднсстей астеносферу. Дополнительным звоном является мезосфера до глубины 670 км. .

В разделе 1.5. описала методика'расчета мощности коры океанических поднятий, в основу которой положена изостатическая схе-

т,це: И - мощность кору; ■ - глубина ( высота ) залегания поверхности коры; , ' , - плотности воды, коры и мантии. Индексы® '•указывают на принадде.чсность параметра нормальной колонке. Как показали ране.е проведенные исследования ( Э.М.Литвинов и др., 1963) мощность коры'Атлантического окг на, полученая по сейсмическим данным, отличается от расчетных изостати«еских значений. Поэтому окончательная формула с учетом всех факторов-имеет вид:" и- II9,у All,'I и Izzli.u 2lAU Ъ'91

где: A^iи AHi- отклонения реальной глубины залегания поверхности дна я подошвы слоя 2 от значений опорной колонки; bo и hj - мощности ..есодков и слоя 2; , Jj, Рз - плотности осадков, слоев 2 и 3; К - коэффициент иоостатической компенсации, »фкпдоий отношения компенсирующих масс к компенсируем™. ,

. На основании анализа сейсмических данных была составлена -плотпостная колонка лсд-водной возвышенности, которая подтвердила вгеюды ( А.П.Милашин и В.А.Пянаея, 1985 ) о той, «то образование океанических поднятий происходит, в основном, путем увеличения мощности слоя Для определения неизвестных параметров слоя 2 ч/ч-дао-течо исгользоггать линейные дорисиг/ог.ти к?^: приращением пксоты поднятая нал1, лоу-dh океана, и толтлиноп и плошостьл елся

Раздел Т.6. посвящен особенностям моделирования переходи!,<х зон, которое затруднено наличием гравитационной аномалии краевого эффекта. В отличие от практикуемого использования вместо аномалия в свободном воздухе особой топографо-иэостатической редукции ( А.В.Ладынин, 1966, и.др. ) предлагается применять нормальную модель переходной зоны, составленную из стандартных континентального и океанического распределения плотности. Эта модель зоны перехода океан-континент является более универсальной, чем введение, любой редукции, так как позволяет работать с имеющимися картами наблюденного' поля Áfyc.l. без предварительного пересчета..

В разделе 1.7, описана технология моделирования, имеющая таки . особенности: I. Представление трехмерней структуры модели наберем;, одноградусных трапеций ( 1x1° ), в пределах котоpj.rx все параметра, ( рельеф дна, мощности и плотности слоев корн и верхней мантии ) . осредкяются; 2. Расчеты по программе, учитывающей сферичность Земли - уменьшение площади основания трапеций с глубиной, изменение площади трапеций в зависимости от широты; 3. Расчет гравитационо-го эффекта аномального плотностнего распределения AJOO » $>м(Ш-

- р°(Н), которое представляет собой разность между модельным J>m(!0 и нормальным f" (11) распределениями плотности. Модельное

распределение j)w(H) = рм Ш) + Ар* складывается из плотностей верхней части разреза, известных по геолого-геофизическим данным

- и распределения А^к = 4 ( ри(Н) - рв(Н) ) , компенсирующего отклонения ри (Н) от р°(Ш по методу вариации плотности; 4. Точность подбираемого поля, учитывая, что точность определения наблюденного поля колеблется от 5 до 30 мГал, принята равной - 10 ■ мГал;- 5. Учет бокового влияния гравитнрующих источников, находящихся за пределами изучаемого района. Для этого со всех сторон блоки "закраин" были пристроены к модели. Схема общей структуры модели' тнкона: в центре находится модель изучаемого района, в пределах которого подбирается поле силы тяжести; ее со всех сторон округа-же закраины, над которыми аномалии Ag не определялись, но гравитационный аффект от которых вошел в поле модели. Такой подход в связи с развитием возможностей ЭВМ более технологичен по сравнения с использованием поправок за ближнюю, среднюю и дальнюю зоны. Размеры окраин на основании анализа величины латерального гравитационные влияния различных слоев тектенлеферы бхлл принят в ТО0

( IT00 км ), чю обеспечивает гебраичуп точность подбора наблюденного пг;ш.

Глава 2. ШУЛЬТАТН ШГГЕРПРЕТАЦИИ. ЭКВАТОРИАЛЬНАЯ АТЛАНТИКА.

В разделе 2.1. приведен краткий исторический обзор работ по изучению батиметрии дна, осадочных и кристаллических пород, сейсмических и гравиметрических исследований, а также основные тектонические гипотезы происхождения и развития океанических геоструктур'. .

Раздел 2.2. посвящен геоморфологической и геолого-геофизи-ческс.й характеристике Экваториальной Атлантики. Описан рельеф дна, параметры'земной коры - осадков, океанических слоев 2 и 3 по сей- . смическим данным, проведен анализ аномалий поля силы тяжести в свободном воздухе.

В разделе.2.3. рассмотрена плотностная характеристика осадочной толщи. На основании обобщения измерений плотности осадков в кернах 53-х глубоководных скважин, пробуренных с борта корабля . "Гломар Челлооджер", построены зависимость плотности осадков от глубины залегания ниже поверхности дна р(Н) и зависимость плотности осадков от их мощности § (т). Для объяснения характера полученных' зависимостей проведен фациальн'ый анализ и показано, что точки перегибов на-графике' р(Н) связаны для глубины 0,5 км с завершением первой стадии литогенеза осадков ( исчезновением из разреза несцементированных илов ), а для глубины 0,9 км - как с завершением второй стадии литогенеза ( мел - известняк ), так и с изменением состава осадков - увеличением на 1Ъ% содержания терриген-них пород. Для графика £ (т) путем сравнения установлен общий'характер зависимости плотность-мощность для Атлантического и Индийского океанов. .

Раздел 2.4. посвящен кж-рост местоположения границы океан-континент. Приводится краткий обзор подставлений о пределах раслрест-ранения континентальной коры в сторону океана. Походя ил многообразия подходов к выделению положения контакта континентального и океанического геоблоков, были проведены самостоятельные исследования данной проблемы. С втой цель» рассчитана двумерная гравитационная модель через континентальную окраину Вгнсй Атлантики в пр.— делах-конуса выноса реки Амазонки к ег-рору от се устья, поскольку • на отом участке доотовррю не установлена гипсометрия.кровли кристаллического- фундамент а. Задача, состоявшая в определении струк~угг ра.зрезо. -■ ( ьартлетров соадоинсл толши и ьт-мсслидирс^анной корт по данным о батиметрии дна к ндблкгдпннсп гривитациолне:.; п-чче ) .

Решалась комбинацией расчетов прямой и обратной задач гравиметрии. Результату расчетов сводятся к следующет/у: I. Выделена фоновая составляющая в 70 мГал, постоянная по всей длине профиля и обусловленная, по всей видимости, мантийными неоднородностями;

2. Подошва коры, в целом, полого поднимается от континента к оке-х ану с 35 до 12 км, образуя два уступа - 25-29 км и 18-24 км;

3. Эти уступи приурочены к бортам выявленного по результатам рнсчс-- тсв выступа консолидированной коры шириной 75 км с амплитудой относительно примыкающих участков до б км при мощности консолидированной коры примерно 20 км; 4, Осадочный бассейн района разделен

на два прогиба. В?гутренний, расположенный в пределах шельфа, заполнен осадками до 10 км толщины при мощности.консолидированной коры свике 20 км. Внешний, расположенный в пределах континентального, склона, образует предматериковь'й прогиб с отметками до кровли фундамента 11,5 км при 7,5 км осадков и подстилается корой мощностью Акало 6 км. Граница океан-континент проходит по внесшему скяг-у . выступа коры.

В разделе 2.5. описана построенная плотностная модель тектои;-сф'еры, с анализом по качдому из геоструктурнь'Х атакой, п дано геологическое истолкование результатов моделирования.

1. Модельная схема рельефа поверхности кристаллического Фундамента Н<р • На схеме отражены обтие ее особенности - высокое гипсометрическое положение - 2,5 км - в пределах Срединно-Атлантическсго хребта, сравнительно ровный рельеф - около 5,5 км - в котловинах

н глубокие - до 12 км - прогибы зон сочленения кснтинентсв и склепов На отой схеме, как и на всех остальных, отражено существенное влияние разломкой тектоники, проявляющееся в разделении ахвг-тсрни н?. оки с различными характеристиками параметров.

2. Схв'.щ разности ».«е*ду фактической глубиной палеганил п»ва{дак<сти фундамента и значения?«!, опредолпо'-ыми нормальны.":', колонка:'«. Величина для больгаей части акватория лепгг в' пр-де-л-чх - 0,п к:', Закономерными исключениями являются подвода«-о ро.тр-•ичнногти ( Сьерра-Леоне, Оара ), в пределах иотс.рпс фп глубина меньше пормлльной более чед на I ум. У';ас.гками,'-на. котор1'; фактическая глубина бедьета нормальной, являются прядг.зтрригепп: прогиб и г-р.:,пинно-Атлантичпс!г:!й хр"-б--.т. Призом, а ¡-очах п<.Г1-ро пых нарушений отклонения от цг-р-:'.: болт-иге, чем не -ч ,-;. отрезках хг'-бта,

"у.С'-Л "Л/ ,-. 1.Т; - р.; г:оД0;.\'! ' К О р ' 1| ^ . С'!. " : Л'. ; '.V

кой хроб.'-т ■;■■::- ;;:~о;Ни¡¡¡;:";! Тл- к:!, Г;Г. три ! ' г; Г"■ :

-JO -

разделяется 1Щ отдельные блоки, подчиняясь простиранию разломов. Перепад по Им от'гребня к флангам составляет 2-2,5 км, тогда как по [Ц всего I км. От хребта подошва коры полого погружается в сторону континентов до глубины порядка 15 км. В зоне перехода океан-континент градиент увеличивается, и глубина Им быстро достигает величин, характерных для континентальных структур.

4.Схема залегания подошвы литосферы На ( кровли астеносферы ). Глубина.залегания кровли астеносферы увеличивается от 20 км в npe- | делах гребня .Срединно-Атлантичеекого хребта-до НО км под континен- [ таш. При сечении изолиний на схеме в ТО км достаточно четко прсяв- \ 'лябтся лишь расчлененность акватории на блоки без проявления локаль-i пых неоднородноетей. ' 1

5. Схема поверхности подошвы астеносферы Ид • Э'га схема еще более генерализована, чем предыдущая, на ней. выделяются области ■континентов с глубинами Ид =220 км, ложе океана с й* =--160 км и Срединно-Атлянтический хребет с ЦА=250км и его фланги - 235 км.

6. ГТлотностные неоднородности астеносферы лра • Интервал изменения плотности астеносферы относительно нормальных значений сое тавляет для океанических структур от плюс 0,02 до минус 0,05'Ю^кгм'' "Срединно-Атлаитический хребет характеризуется слабым уплотнением

до 0,015'Ю^кгм-^, глубоководные котловины Сьерра-Леоне и Гвианская имеют значения tpt .близкие к нулю ( ~ 0,01'Ю'кгм-^ ), котлоеины Зеленого Мыса и Бразильская отличаются большим перепадом приращения плотности ( - 0,02'10°кгм-^ ). Максимальные разуплотнения в астеносфере приурочены к подводным поднятиям Сьерра-Леоне и Свара. Края континентам ных плит характеризуются большими отрицательными аномалия»'.!! ( для Африки - 0,06'Ю кгм-^, для Южной Америки - 0,05* ' О09'Ю'-'кгм-^ ), что связано с процессом образования океана, "приведшем к выравниванию в переходных зонах плотности континентальной ас-'•renoctfepn ( - 3,395' 10'\гм~^ ) до значений океанической ( = 3,3I-TOJkpm~3 К

7 Латеральные изменения плотности астеносферы ( в'абсолют-ных величинах ). Минимальная плотность приурочена к Средшто-Агл оптическому хребту'( . В сторону континентов плотность астонооферн повивается до 3,32'10\гм~^ . Подводные нозэшеннссти Сьерра-Леоне и Сеара име: г плотности, близкие по значениям Средин-но-А1-лпнтич«скг-му'хребту ( 3,26* Т0^кг».Г ^

В. Плотностные неоднородности мрзосферы . В целом дли ^квг.торп'Ш.нс-Й Атлантика величина А Ом бли.чка к -нпрн* ( i 0,00?'

Ю^кгм 3 ) и лишь на краях .континентальные еттуктур достигает. ( по той «е причине, что и Ард ) больших значений - 0,0с€^0,008"

Максимальные отрицательные величины ( - 0,092'10 кгм"*3 ) приурочены к разломнш попам.

9. Модельное распределение плотности в'.мезосфере рм подчиняется общей закономерности - абсолютное значения плотности умепыга-кггея от 3,79*10 кгм ( Срюдинно-АтлантическиЙ хребет4 ) до 3,71' Ю^кг'м-3 ( котловины ), а затем при переходе на'континент начиняют возрастать.

На основании синтеза результатов моделирования получена пно- -странствённая структура Экваториальной Атлантики на вся мощность тектоносферы. Расчеты показали, что большая часть акватории х-а--. ракто-ризуется пло.тностными неоднороднсстями в нодастенссферном слое Дрн по модулю меНее 0,001*10 кгм-3 . Таким образом,'основная ( на 90% ) компенсация по массе и моменту инерции приповс-х-ностннх неоднородностей происходит. в астеносфере. Изучаоа-н; р.чйл:! по своим характеристикям разделяется на пять субширотных зон ( пг.-пеов'О.

Северный пояс, ограниченный с юга'зоной разломов Вшп Ш"с.(" соответствует Центральной геофизической провинции Атлантического океана ( И.С.Грамберп и Э.М..Литвинов, 1903 V. Осевая часть Среди»-но-Атлантического хребта отличается относительно глубоким ладегпиг -см крепли фундамента - более 3 км, незначительным уплотнили?>4 »:-теносферн - С\0Т'Т0 кгм что свидетельствует о потнениой .ггиг» • ноети глубичш-т процессов. Котловина Зеленого Мита по споим сеп«;-.. ностям глубинного распределения неоднородиостей делится на дпо <.••••>•,<

границей примерно по ыородипну 30оз.д. Западная члеть по харк-теру параг.;егров тегтоносферы близка к Срелкнно-Атлпктиот к пс-хребту - повышенная, по сравнению с нормой, глубин-! здлегожм ¡-г- г-ли^фунпамента ( б км ) и уплотненная астеносф'р-' ^ ДрА ~ 0,0Р.Ф ТоЛсги-0 ). Восточная часть ( абиссальная равнина Гамбия ) у,ау>:*~ теризуется отрицательными значениями 'Д^д , плотность астенгз'Уу; уцрньдаргся от центра котловины Зеленого Ыкса в сторону кентпч-н то. Тп.чсе распределение плотности объясняется ра; личными угле «п.:---бгазопонп" ске-зни'-'ос1:ой структур'-' на двух отопах ТС!СГ0НИ"".:,К. гя.*и»ития - низ):г-й т»-ктсначеск"й пктивносты') п тг.елг-дние Т;'3.") •■■):, Лет ( г к' ¡.петь гпредннгя Г см/го," ^ , ПО ер.авН'Ч'Нм с :г гк-: ;'1>р:-г зк-^рн'-вг, про-гг-ч.чпит лр.'лтео!' г. ( с:-.'.'д: . г.

гпр-,'ди!п,а /!> см/зо-д. ) ( В.Кучер;- к, С.Л.У'.'лк-' в, Т9с;'3 1. -

Центральный гюяс лежит между зонами разломов Сац-Паулу ( Т°с.ш. ) и Вернадского ( 8°с.ш. ) соответствует Карибско- Гвинейской переходной области ( И.С.Рраыберг,.Э.М.Литвинов, Т983 ). Гребневая зона Срединно-Атлантического хребта имеет минимальные глубшш зажигания - до 2,5 км. Только для этого сегмента характерны отрицательные значения ДЦ^- в целом близкие к нулю. Подобранные значения плотности астеносферы оказались аномально низкими — до 3,?5*ТО^кгчГ^. Область отрицательных значений охватывает акваторию 'от флангов Срединно-Атлантического хребта до возвышенностей Сьерра-Леоне и Сеара включительно. Полученные результаты являются признаком более высокой степени тектонической активности Центрального попса по сравнению с Северным, в результате которой возникли • поднятия Сьерра-Леоне и Сеара. В пределах котловин Гвианской и Сьерра-Леоне плотность астеносферы возрастает в сторону континентов согласно общей тенденции старэния океанической тектоносфлры.

Южный пояс, который с севера ограничен зоной разломов Ж.Шарко ( 2°ю.ш. ) соответствует Южной геофизической провинции. Поскольку модель захватила только край'этого пояса, не представляется возможным сделать широкие обобщения о строении тектоносферы этой зоны, "хотя и заметно, что по своим характеристикам она отличается от Центрального пояса.

Между тремя относительно широкими поясами залегают зоны, свя-. манные с системами поперечных нарушений. Им свойственна субширот-нян ориентировка изолиний на всех модельных схемах. Дяя этих поясов характерными являются чередование аномалий ( й Hf, , ¿ рн ) разного знака приме| о одинаковой амплитуды, что связано с особенностями строения трансформных разломов, состоящих из системы хребет-желоб. Более отчетливо на модельных схемах выделяются зоны разломов, входящие в так называемую Экваториальную золу сдвига ( 1°с.ш. - 2°ю.ш.1 ( М.В.Кленова, В.М.Лавров, 1975 ) - разломы Сан-Паулу, Романы, ЧеЙн, К.Шарко. В этом поясе зоны нарушений можно проследить на схемах вплоть до берегов Африки' и Юздой Америки. Для пояса, расположенного в пределах Сеперо.-Тропического разрыва ( 6° - 11°о.ш., зоны разломов Вима и Вернадского ), четкая широтная.конфигурация изолиний характерна преимущественно для области Срединно-Атлантического хребта. Такое различие, с т.. иск зрения тектоники плит, объясняется тем, что экваториальный пояс моложе примерно на'40 или.лет- ( X. LС

Pichón et al, mi). -

Раздел ?.€•■. поеяя!%-н описании грави'шциснной модели подводной

возвышенности Сьерра-Леоне, доталнзирущей обпе/то структуру Экваториальной Атлантики. Приводятся данные о строении осадочного чехла и консолидированной коры, проведено сравнение фактических материалов с осредненно'й колонкой океанического поднятия ( разд-.л 1.5 ). Рассчитан коэффициент изостатичеекой'компенсации,- пелинина которого К=0,8 оказалась близкой значению К-0,0Т, полученному для АзорсКого поднятия ( "ЗемнаЯ кора Центральной Атлантики"; 1907 ). По результатам расчетов построены карты масштаба 1:10000000, мощности консолидированной коры Ьк и рельефа поверхности-Мохо Им • Подбор гравитационного поля указал на разуплотнение подкоровосо слоя под возвышенностью Сьерра-Леоне до 3,27'Ю^кгн-^, связанное, по-видимому, с внедрением легких дериватов, а также на смещение вниз глу-. бин залегания основных границ фазовых переходов. . '

. . Глава 3. СТРОЕНИЕ ГВИНЕЙСКОГО КРАЕВОГО ПЛАТО 110

РЕЗУЛЬТАТАМ ГРАБИТАЦШ1ПЮГ0 1ЮДЕЛИР0ВЛ1Ш.

В разделе 3.1. кратко дано описание геоморфологических особенностей Гвинейского краевого плато, приведены данные об осадочном чехле.по результатам бурения и сейсмических исследований,охарактеризовано гравитационное поле Ь^.е. по карте масштаба 1:5П0000, построенной с участием диссертанта. . —

Раздел 3.2. посвящен- гравитационному моделирования Гвинейского краевого плато. Чтобы составить представление о строении плате, . были построен!-! оценочные двумерные модели в гохлой и восточной частях плато ( для северо-западной части имеется модель Е.Д*снса и С.Мгбатору, 1982 }.'".,

I. Модель В напрвлёнии Ю-С по меридиану Гб°з.д. дала следую"У-результаты: Континентальная кора со стороны суши заканчивается 15 30 км севернее 10°с.п. Подошва коры находится на глубине 28 гм и погружается к континенту. К югу, до 9°30'с.и. расположен блок с мощностью консолидированной коры около 15 км. Ширина этого блска : менее '80 км, глубина подошвы менее 25'км. Большая часть Гриней"-кого краевого плато подстилается кристаллический, фундаментом мгщ-ностьч 6 км. Кровля мантии распЬлс^ена на глубине 20 км. Грилрйсгдо зона разломов в районе 9°с.ш\, преде гавляетсл ррид^ истз-пя мости-фундамента, сопряженного с гргбенообрязшпрогибом. Пг-ряная глубин залегания кровли - 8,5 км. ¡.'.-¡яность ксисаищир^мнчс.р. гр-в приподнятом блоке более' 10 км, в иг/щепном м-0 гм. --иг"?-

на разлгмчой яон>т более 35-км. П;"нее Г-^'.н-чГ^гу,:, .--ч-.-т г

рч/т.и-? ипобчтг -1- км начинается блок, г иг л г.: тл ' '";-';'; -

'I. Обобтение и анализ результатов геолого-геофизических исследований акватории Экваториальной Атлантики.

5. Изучение петрошютностных характеристик осадочного чехла ■ Атлантического океана.

6. Выяснение границ распространения, океанического и континентального типов земной корь1, -

Научная норизна. В процессе решения поставленных задач впервые получены следующие результаты:.

Разработана методика двумерного моделирования континентальных окраин на основе построенной "нормальной" модели переходной зоны. ,

По результатам1'статистической обработки данш-чс океанического бурения- получены зависимости плотности осадков Атлантического океана от глубины залегания 0( Н ) и мощности осадочной толщи

Построена плотностная модель зоны перехода от Южной Америки Атлантическому океану в районе конуса выноса реки .Амазонки, и количественно оценены параметры ( мощность и плотность ) осадочной .Толщи в этом районе; а также конфигурация подошвы коры, что позволило решить 'вопрос о месте сочленения континентального и океанического типов земной коры. -

Создана объемная плотностная модель тектоносферы северной приэкваториальной зоны Атлантического океана и получены количественные оценки параметров ( плотностей и ундуляции границ раздела. ) основных структурных этажей земной коры и верхней мантии, а также выявлены' закономерности пространственного размещения плотнеет-них неоднородноетей по латерэли и на.глубину.

Рассчитан!' параметры ( мощность и плотность ) земной коры подводной возвышенности Сьерра-Леоне.

Построена гравитационная модель земной коры и верхней мантии Гвинейского краевого-плато, на основании которой кардинально изменены существовавшие до сих пор представления о строении, происхождении и .эволюции этой тектонической структутял. ...

Практическая ценность работы. Разработанная методика двумерного моделирования переходных зон атлантического типа может быть использована при изучении лябпе районов без редуцирования наблюденного пелл силы тяжести в свободном воздухе, любыми спсеоЛчки. Предложенная -зависимость тшстноеть-кощность осадков позволяет определять значения, плотности по геПомическим донным о йо^ссси

Леоне. Мантийные неоднородности наиболее ярко выражены в разломной зоне, которая на фоне близкой к нормальной плотности прилегающих участков выделяется уплотнением на величину .порядка 0,0,3' 10^ кгм-^. Вторая такая же область повышенной плотности мантии расположена на 10°с.ш.., что позволяет'предположить существование в данном месте еще одной разломной зоны.

2'. Профиль в направлении ЮЗ-СВ перпендикулярно береговой линии. Результаты практически совпадают.с профилем Ю-С. Континентальная кора с глубиной подошвы 32 км заканчивается в 25 км севернее 10°сли. В основании Гвинейского плато залегает кристаллический фундамент мощностью.6-0 км. Между континентальным и океаническим блоками легат участок шириной 75 км с толщиной консолидированной коры 15. км. Гвинейская зона разломов имеет ширину около 40 км и состоит из двух блоков с перепадом глубин по кровле 10 км.

3. Профиль в направлении СЗ-ЮВ параллельно береговой линии построен с целью определения предела распространения океанической коры. Выявил участок с мощностью консолидированной коры менее 20 . км к северу от Гвинейской зоны разломов , имеющей на данном участке сложное блоковое строение.

На основании оценок параметров, полученных двумерным моделированием, построена объемная гравитационная модель Гвинейского краевого плато. Получена пространственная структура земной коры этого региона. Граница континентальной коры проходит в районе 14°30'э.д. с юга на север с азимутом 340° до широты 9°30>. Здесь простирание сменяется на субширстное ( 290° ) на Протяжении 150 км,, а затем приобретает прессе направление. Мощность континентальной коры сокращена, ее подошва залегает на глубине 25-30 км. Между континентальной и океанической структурами выделяется зона с промежуточной мощностью, консолидированной коры - 15-18 км. 'Ширина этой зоны увеличивается с юга на север. До 9° с.ш. она составляет менее'40 км, ' между 9° и Ю°с.ш. - 60, севернее 10° с.ш. - более 80 км.

В разделе 3.3. показано, что изученная по результатам моделирования структура земной коры Гвинейского краевого гглато согласуется со структурю-тектонической картой этого региона ( "Геофизические поля шельфа Гвинеи и их геологическое истолкований" , 1990 ). Предложена схема происхождения и эволюции плато как образования, возникшего в результате накопления мощной осадочной толщи, 1.0ДПИР« ной субшпротным хребтом Гвинейской зоны разломов. к.'ючг'нпе. С'-цгрздт 'основные результаты и гыводы.

Разработана методика двумерного моделирования континентальных . о?граш/ на основе "нормальной" модели переходной ясны.

Собрат.) и статистически обработаны результаты измерений плот ности осадков по 53-м скватонам глубоководного бурения в Атлантическом океане. Построены зависимости плотности осадков от -глубины залегания и мощности. ■ ■ .

Построена трехмерная модель тектоносферн Экваториальной Атлантики, которая дает представление об объемном распределении плотностних неоднородностей.' Прослежена связь мс^ду значениями гравитационного поля, строением верхней части Земли, и глубинными неодносодностяш. Основная компенсация по массе и моменту инернки происходит в астеносфере. Подтверждена субширотиая зональность стрсопия тектоносферы Атлантики и билатеральная осевая зональность относительно Средшгн.с-Атлатчргеского хребта.

По результатам расчетов получены параметры ( мощность и плотность •) корн и верхней мантии подводной возвышенности Сьерра-Лео!Г-.

На основе объемного и профильного моделирования Гвинейского краевого плато выявлены общие закономерности строения коры и .верхней мантии данной структуры и предложена- модель происхождения и звслчции. Гвинейское. гтлато подстилается корой океанического типа и образовано мощной призмой осадков, подпираемой субширотным хребтом Гвинейской зоны разломов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО TBE ДИССЕРТАЦИИ.

1. Определение параметров осадочной толщи конуса выноса Амазонки методами гравитационного моделирования. - Докл. АН .УССР, сор. Б, 1987, "С, с.21-23 ( совместно с В.И.Старостенко ).

2. Плотностные неоднородности астеносферы экваториальной чч ';и Атлантического океана. - Материалы I Респ. йколы-семинара мслодг/. геофизиков Украины, 1967, Дел. ВИНИТИ, Г7768-В87.

, 3. HoBi«e результаты геофизического изучения шельфа Гвинеи i Западная Африка ). - Препринт ИГН АН УССР, »-'87-38, 1987 ( сок.- -с тир с -0.1.1. Р/саповым, С.В.Карабовичем, В.Д.Соловьевым и др. •).

•1. Оценка плотности осадочной тол'пи кор» Атлзп.тическогс ( на и се влияния на гравитационно" поле. - Геофпз. '«у риал, ТШ9, т..ТТ. "Г, С.7Р-76.

Г). Особенности глубинного СТрег;ЧИЯ' СН^аН'.Г'СКСГО лодиятяч Сьерра-1-гче. - Докл. АН УССР, er; .Г, ТОГО, ''3, ( гошг-

стно.с Ь.И.Старсстенко ).

6. Геофизические исследования. В кн. Геология и'металлогения Тропической Атлантики, - Киев, Наукова душа, 1989 ( совместно-с В.И.Старостенко, В.Г.Козленке, В.Д.Соловьевым ).

7. Структура коры Гвинейского краевого плато по геофизическим данным. - Геофиэ.журнал, 1990, т.12, Кб,-с. ( совместно

с 0.М-Исаковым, С.В.Карабовичеы, Ю.Е.Неижсалсм и др. ) .(& П<гч#Ги)

Подп. к п«;ч. /е го 90 Фориаг»<?'/<^ Бумага*^/«?-'

Печ. офс. Усл. г.еч. л. С, Уч -изд. л. ¿г ¿С ТираЖ./ХР

Зако-- Бесплатно.

Киевская книжная ишиграфии научной книги. Киев, Репина, 4.