Разломы Ангольской котловины

Ангольская котловина: гравитационные аномалии Буге, изостазия и осадочный чехол

Рис. 2. Аномалии Буге, расчитанные по данным спутниковой альтиметрии  и батиметрии

Использование данных спутниковой альтиметрии [Sandwell and Smith, 1997], имеющих практически равномерное двухминутное покрытие всего пространства океана, создает уникальную возможность для сравнительного анализа структурного рисунка районов океанских котловин и их обрамления. Цифровая форма этих данных позволяет осуществить расчет основных гравитационных аномалий (Буге и изостазия) на сетке с детальностью от 2 до 5 морских миль в зависимости от детальности данных по рельефу. Нами была использована информация о рельефе 5-минутной цифровой модели ETOPO5 и по альтиметрии, пересчитанные на сетку той же детальности. Значения аномалии силы тяжести в свободном воздухе, полученные по данным альтиметрии, являются достаточно гладкой функцией и достоверно описывают объекты с характерным размером не менее 20 километров. Частотные компонеты поля, соответствующие более мелким объектам, практически отсутствуют. Существенный вклад в конфигурацию аномалии в свободном воздухе вносит рельеф, поэтому матрица значений глубин дна, несмотря на совпадение >параметров пространственной детальности с матрицей силы тяжести, должна быть отфильтрована от соответствующих высокочастотных компонент, которых нет в значениях силы тяжести. В противном случае расчеты аномалий приводят к появлению артефактов. Расчет аномалий Буге (рис. 2) показал что наилучшая компенсация эффектов рельефа происходит при значении средней плотности коры океана 2.75 г/см ³

Рис. 3. Изостатические аномалии, расчитанные по модели Эри при глубине компенсации 33 км и разнице плотностей кора-мантия 0.4 г/см3.

. Для расчета изостатических аномалий (рис. 3) была выбрана компенсационная модель Эри с параметрами, которые считают [Артемьев и др., 1987] оптимальными для Атлантического океана - перепад плотностей кора - верхняя мантия 0.4 г/см ³, глубина компенсации 33 км. Эффект влияния рельефа вычислялся при R = 166 км. Следует отметить общий положительный фон (около 40 мГал) изостатической аномалии, получающейся при расчетах с выбранными параметрами, который, тем не менее, не мешает анализу локальной тектонической обстановки.

Аномалии Буге (рис. 2), полученные на 5-ти минутной сетке, наследуют общие черты аномалий градусной сетки [International..., 1989-1990]. Наблюдается меридианально ориентированный минимум, связанный с Срединно-Атлантическим хребтом; обширный максимум в области котловины, в особенности ее восточной части; понижение значений поля к континентальным окраинам. С Камерунской линией совпадает минимум, который пересекает весь регион с северо-востока на юго-запад.

Вместе с тем, на 5-минутной матрице (144 значения на градусную площадку по сравнению с одним) начинают проявляться особенности, не проявленные на градусном представлении. Например, некоторые трансформные разломы (Вознесения), хорошо выраженные в свободном воздухе, "исчезают" в аномальном поле, а другие (Боде-Верде, Кардно) "сохраняются". Последних существенно меньше чем первых. Возможно, что большинству трансформных разломов не соответствуют сильные глубинные аномалии плотности. Проверка этого предположения может быть осуществлена только специально проведенным плотностным моделированием, которое выходит за рамки данной работы. Разломные структуры, сохранившие свою выраженность в аномалии Буге, при пересечении минимума, связанного с Камерунской линией, изменяют простирание с субширотного на северо-восточное. Сходная ситуация отмечается и для разлома Страхова в районе возвышенности Сьерра-Леоне. Подобные соотношения свидетельствуют о существовании в Атлантическом океане наложения одних структур на другие или, иными словами, о сложных эволюционных процессах внутри океанических плит.

Рис. 4. Тектоническая схема Ангольской котловины. Рельеф - Predicted topography на 2 минутной сетке

Особенностью поля аномалии Буге в области континентальной окраины является его сегментация и корреляция с сегментацией континентальных бассейнов. Здесь отмечаются резкие смены простираний изоаномал поля, которые формируют линии запад-северо-западного простирания, показанные на рис. 4. Особо следует отметить совпадение этой ориентации с простиранием магнитных аномалий [Осипов, 1986], упомянутых выше. Китовый хребет в аномальном поле Буге хорошо выражен и имеет сходные характеристики с полем континентальной окраины. Его северная граница совпадает с пассивной частью трансформного разлома. Отмеченные выше особенности аномалии Буге потребуют в будущем детального изучения путем комбинирования прямой и обратной гравиметрических задач.

Изостатические аномалии (рис. 3), также имеют несколько общерегиональных особенностей. В целом район имеет общий положительный фон. В области срединного хребта поле сильно дифференцированно и отличается чередованием максимумов, связанных либо с гребневой частью Срединно-Атлантического хребта либо с поперечными поднятиями разломов, и минимумов. Камерунская линия и Китовый хребет представлены слабым аномальным увеличением поля,ориентированным с северо-востока на юго-запад, местами осложненным интенсивными локальными аномалиями, связанными с вулканическими постройками (подводные горы, острова). Ангольская котловина имеет равномерное поле на уровне фона и только в северо-западной части, совпадающей с аномально ориентированным магнитным полем, появляется чередование полос минимумом и максимумов, сегментированных с севера на юг в корреляционном соответствии с прилегающими континентальными структурами. Существенный минимум изостатической аномалии в северо-восточной части котловины (рис. 4) совпадает с максимальной мощностью осадочного чехла (около 6000 м), что объясняет наблюдаемый недостаток масс. При этом, указанная мощность осадков не формирует в рельефе дна соразмерных аномалий (см. рис. 1). Континентальная окраина к югу от отмеченного минимума также обрамлена характерным чередованием минимумов и максимумов, имеющих меньший разброс относительно фона и удивительно точно коррелирующих с накопленными в пределах континентальной окраины мощностями осадков (рис. 4).

Приведенные факты свидетельствуют о том, что фундамент отреагировал на нагрузку, возникшую при накоплении многокилометровой толщи осадков. В результате была образован прогиб, что привело этот участок земной коры к выходу из состояния изостатического равновесия в отличие от прилегающих частей Ангольской котловины. Реакция фундамента сильно варьирует в зависимости от процессов осадконакопления, что хорошо видно при рассмотрении структуры изостатической аномалии вдоль континентальной окраины (рис. 3) и распределения мощностей осадочного чехла (рис. 4-7). Взаимодействие фундамента и осадочной толщи носит двусторонний характер. С одной стороны, "импульс", который сформировался при образовании мощной толщи осадков, повлиял на локальное изостатическое поведение фундамента. С другой стороны, в структуре гравитационных аномалий прослеживаются линиаменты, имеющие, по-видимому, глубинную тектоническую природу, поскольку они лучше проявлены в гравитационных редукциях чем в рельефе. Эти нарушения, выделенные на тектонических схемах (рис. 4-7), контролируют структуру восточной части котловины и прилегающей части континента, а также сегментируют осадочные континентальные бассейны. Они же контролируют накопление выносимого с суши материала в пределах континентальной окраины.

Анализ распространения осадочного чехла [International..., 1989-1990] показал, что на юго-востоке Ангольской котловины расположены существенные локальные аномалии мощности (рис. 4). Здесь же развиты гравитационные аномалии, характерные для подводных гор, что позволяет сделать предположение о существовании здесь центров магматической активности. Одной из аномалий северо-восточнее Моссамедиш [Анголо-Бразильский..., 1989] соответствует положительная форма рельефа. Информации [Cahen et al., 1989) о возрасте магматических пород в пределах прилегающей части Анголы делает правдоподобным вывод о формировании здесь ряда вулканических центров в конце мела - палеоцене. Вместе с тем, подводная гора может свидетельствовать и о более молодом возрасте части этих образований. Территориальное совпадение центров магматизма и депоцентров погружений может быть объяснено двумя моделями. Во-первых можно предположить, что формирование магматических камер привело к проседанию поверхностных частей коры, вслед за которым произошло формирование вулканической постройки. Вторая модель может исходить из предположения, что просадка была после магматической фазы. Определение наиболее непротиворечивого объяснения может быть получено после изучения соотношений осадочного чехла с вулканической постройкой. К сожалению авторы не располагают сейсмическими материалами по юго-восточной части Ангольской котловины.