Восточно -Антарктический щит или кратон — это кратонное скальное тело, которое покрывает 10,2 миллиона квадратных километров или примерно 73% континента Антарктиды . [1] Щит почти полностью погребён под Восточно-Антарктическим ледниковым щитом , средняя толщина которого составляет 2200 метров, но в некоторых местах достигает 4700 метров. Восточная Антарктида отделена от Западной Антарктиды Трансантарктическими горами шириной 100–300 километров , которые простираются почти на 3500 километров от моря Уэдделла до моря Росса . [2] Восточно-Антарктический щит затем разделяется на обширный центральный кратон ( кратон Моусона ), который занимает большую часть континентальной внутренней части, и различные другие пограничные кратоны, которые выходят на поверхность вдоль побережья.
За последний миллиард лет Восточная Антарктида переместилась из тропических (в субтропические) южных широт в свое нынешнее местоположение, при этом весь Восточно-Антарктический щит оказался к югу от Южного полярного круга . [2] Несмотря на относительное отсутствие движения за последние 75 миллионов лет, Восточно - Антарктический щит сыграл значительную роль в расположении и движении окружающих его плит во время объединения и разделения суперконтинентов Родинии , Гондваны и Пангеи . Поскольку поверхность щита покрыта льдом и, следовательно, недоступна напрямую, информация о его тектонической истории в основном поступает из сейсмических данных и данных образцов керна. Геологи использовали эти данные для определения присутствующих типов горных пород, определения возраста горных пород с помощью методов радиоактивного датирования , раскрытия истории климата по изотопным соотношениям и отслеживания движения щита на основе изменяющихся магнитных свойств. К сожалению, существует лишь несколько мест, где данные могут быть собраны непосредственно из фундаментной породы, и даже в этих местах открытые области центрального кратона могут вводить в заблуждение из-за таких факторов, как переработка во время высокосортной поздненеопротерозойской и кембрийской деформации , переменное наложение кембрийской тектоники и присутствие более молодых метаосадков . [2] Однако было установлено, что Восточно-Антарктический щит имеет докембрийско - ордовикский фундамент из магматических и осадочных пород , которые деформированы и метаморфизованы в разной степени и прорваны син- и посттектоническими гранитами . [3] Фундамент локально перекрыт недеформированными девонскими и юрскими осадками и прорван юрскими толеитовыми плутоническими и вулканическими породами. [1] Это знание структурных особенностей и составов щита приводит к разработке тектонической истории. Традиционные модели геологии Восточно-Антарктического щита обычно включают трехэтапную тектоническую историю, которая включает:
Восточная Антарктида включает архейские и протерозойско - кембрийские террейны , которые объединились в докембрийское и кембрийское время. [4] [5] Во времена суперконтинента Родиния западная Австралия и Восточная Антарктида были связаны двухэтапным орогеном Олбани-Фрейзера-Уилкса, который произошел между 1350 и 1260 млн лет назад и 1210-1140 млн лет назад, а также более древним кратоном Моусона. [6] Предполагается, что Родиния образовалась между 1100 и 1000 млн лет назад. [2] В это время наблюдался тектонизм от Земли Коутса до островов Уиндмилл в Восточной Антарктиде . Это было принято в качестве доказательства непрерывного подвижного пояса от позднего мезопротерозоя до раннего неопротерозоя, окаймляющего побережье Восточно-Антарктического щита. [7] Этот пояс гренвильского возраста обычно называют подвижным поясом Вегенера-Моусона или подвижным поясом Восточно-Антарктического пояса, и его можно распространить на ранее соседние континенты. Провинция Мод коррелирует с провинцией Намаква-Натал в Южной Африке . Скалы в комплексе Рейнера и северные горы Принс-Чарльз являются продолжением Восточных Гат в Индии. Наконец, взаимоотношения в холмах Бангера и островах Уиндмилл близко соответствуют взаимоотношениям в орогене Олбани-Фрейзера в Западной Австралии. [3] [7] Этот регион тектонизма гренвильского возраста интерпретируется как шов между Центрально-Антарктическим-Южно-Австралийским кратоном ( континент Моусон ) и пограничными кратонами, составляющими большую часть Южной Африки , Индии и Западной Австралии . [3] Этот тектонизм продолжался до 900 млн лет назад, а к 750 млн лет назад суперконтинент Родиния начал распадаться. Разрыв мог произойти в результате открытия экваториального океанического бассейна между Западной Лаврентией и Западной Австралией-Восточной Антарктидой. [2]
Затем пришла Гондвана . Объединение Восточной и Западной Гондваны произошло в результате закрытия Мозамбикского океана. Это столкновение произошло между 700 и 500 млн лет назад и привело к Восточно-Африканской орогенезу . [8] Длительный панафриканский тектонический период был одним из самых впечатляющих эпизодов горообразования в истории Земли. Гондвана включала в себя всю Африку , Мадагаскар , Сейшельские острова , Аравию , Индию и Восточную Антарктиду вместе с большей частью Южной Америки и Австралии . [2] В позднем кембрии Гондвана простиралась от полярных (северо-запад Африки) до субтропических южных широт с Восточной Антарктидой вокруг экватора . Панафриканские орогенезы, стабилизировавшие Восточно-Антарктический щит, происходили в двух основных зонах; обширная область между горным хребтом Шеклтона , образованным столкновением с Южной Африкой и Индией , а также вдоль Трансантарктических гор (Росс Орогения). [2]
Ороген Росса включает деформированную последовательность неопротерозойских и кембрийских осадков. [9] Эти осадки были отложены на пассивной окраине, которая, вероятно, образовалась во время рифтинга Северной Америки от Восточно-Антарктического щита, и впоследствии были деформированы и метаморфизованы на низком или среднем уровне и прорваны син- и посттектоническими гранитоидами . [3] Плутонизм и метаморфизм начались около 550 млн лет назад с пиком метаморфизма 540-535 млн лет назад. [10] В это время в Восточной Антарктиде образовались еще два высокосортных кембрийских подвижных пояса , пояс Лютцов-Хольм и пояс Прюдс. Тектонизм был относительно синхронным между ними с 550 до 515 млн лет назад, и оба пояса наложили отпечаток на позднемезопротерозойские до раннего неопротерозойские магматические и метаморфизованные породы гренвильского возраста. Пояс Лютцов-Холм разделяет провинции Мод и Рейнер гренвильского возраста и является самым южным сегментом Восточно-Африканской орогении , которая простиралась от Восточной Африки до хребта Шеклтона . [3] Свидетельства закрытия океана хорошо документированы в Восточно-Африканском орогене, и это подтверждается наличием офиолитового материала в хребте Шеклтона. [11] Дополнительные доказательства закрытия океана вдоль пояса Лютцов-Холм предоставляются различными возрастами тектонизма гренвильского возраста в провинциях Мод и Рейнер по обе стороны предполагаемого шва. Пик активности в поясах Лютцов-Холм и Прюдс пришелся на 530 млн лет, но нельзя исключать возможность двух почти одновременных столкновений, и это будет означать, что Восточная Антарктида состоит из трех основных фрагментов земной коры, которые не объединялись до кембрия. [12]
Начиная с 320 млн лет назад Гондвана, Лавруссия и промежуточные террейны объединились, образовав суперконтинент Пангея . [2] Основное объединение Пангеи произошло в каменноугольном периоде , но континенты продолжали присоединяться и откалываться в позднем палеозое и раннем мезозое . [13] Раскол Пангеи произошел в юрском периоде , чему предшествовала и была связана широко распространенная магматическая активность, включая базальтовые потоки Кару и связанные с ними дайковые рои в Южной Африке и провинции Феррар в Восточной Антарктиде . [14]
В поздней юре и раннем мелу Восточно-Антарктический щит начал двигаться на юг более быстрыми темпами, чем Африка и Южная Америка , что привело к спредингу морского дна между двумя субблоками Гондваны в море Уэдделла , море Рисер-Ларсена , Мозамбикской и Сомалийской впадинах. [2] Длительная фаза растяжения и рифтинга имела место в южной части моря Уэдделла до начала спрединга морского дна , датируемого примерно 147 млн лет назад. [15] В середине мелового периода спрединг морского дна распространялся на восток от моря Рисер-Ларсена до бассейна Эндерби между Восточной Антарктидой и Индией . [16] 50 млн лет назад начало быстрого дрейфа на север Австралийской плиты вызвало быстрое наращивание океанической коры на Восточно-Антарктическом щите. [17] Относительное расширение между Западной Австралией и Восточной Антарктидой началось в позднем меловом и раннем третичном периодах , но океаническая кора между этими двумя плитами образовалась только между 45 и 30 млн лет назад в желобе Адэр моря Росса. [18]