stringtranslate.com

Геология Антарктиды

Изучение геологии Антарктиды затруднено обширным ледяным покровом.
Рельеф коренных пород Антарктиды (с удаленным цифровым способом ледяным покровом), имеющий решающее значение для понимания движения континентальных ледяных щитов.
Антарктида без ледяного покрова. Эта карта не учитывает, что уровень моря поднимется из-за таяния льда или что суша поднимется на несколько сотен метров за несколько десятков тысяч лет после того, как вес льда перестанет давить на сушу.
Восточная Антарктида находится справа от Трансантарктических гор , а Западная Антарктида — слева.

Геология Антарктиды охватывает геологическое развитие континента в архейскую , протерозойскую и фанерозойскую эры .

Геологическое изучение Антарктиды было сильно затруднено тем, что почти весь континент постоянно покрыт толстым слоем льда. Однако такие методы, как дистанционное зондирование, начали выявлять структуры подо льдом.

Геологически Западная Антарктида очень похожа на Анды Южной Америки . [1] [ нужна страница ] Антарктический полуостров образовался в результате поднятия и метаморфизма осадков морского дна в позднепалеозойскую и раннемезозойскую эры. Это поднятие осадков сопровождалось магматическими интрузиями и вулканизмом . Наиболее распространенными породами в Западной Антарктиде являются андезитовые и риолитовые вулканиты, образовавшиеся в юрский период. Также имеются свидетельства вулканической активности, даже после образования ледникового покрова, на Земле Мэри Берд и острове Александра . Единственной аномальной областью Западной Антарктиды является район гор Эллсуорт, где стратиграфия больше похожа на восточную часть континента.

Западно -антарктическая рифтовая система , крупная активная рифтовая долина , находится между Западной и Восточной Антарктидой . Ее основная фаза быстрого, широкого расширения произошла в меловое время и включала действие как нормальных, так и сдвиговых разломов в пределах Западной Антарктиды и прилегающей Зеландии . [2] Разлом все еще активен с медленным движением Западной Антарктиды от Восточной Антарктиды. [3]

Восточная Антарктида геологически очень старая, датируемая докембрийским периодом , некоторые породы образовались более 3 миллиардов лет назад. Она состоит из метаморфической и магматической платформы, которая является основой континентального щита . На этой основе находятся различные более современные породы, такие как песчаники , известняки , уголь и сланцы, отложившиеся в девонский и юрский периоды, чтобы сформировать Трансантарктические горы. В прибрежных районах, таких как хребет Шеклтона и Земля Виктории, произошло некоторое разломообразование .

Более 170 миллионов лет назад Антарктида была частью суперконтинента Гондвана . Со временем Гондвана распалась, и Антарктида, какой мы ее знаем сегодня, образовалась около 35 миллионов лет назад.

История изучения

Замерзший континент Антарктида был последним континентом, на который ступила нога человека. Первые задокументированные высадки за Южным полярным кругом произошли в 1820 году, когда адмирал Фабиан Готлиб фон Беллинсгаузен и экипаж « Востока» и «Мирного» в составе Русской антарктической экспедиции высадились на островах Петра I и Александра . [4]

Различные исследователи отправляли экспедиции в южный полярный регион, чтобы оценить его экономический потенциал. Следовательно, научные исследования были довольно маргинализированным занятием. Первым человеком, сообщившим об ископаемом материале в Антарктике, был американский натуралист Джеймс Эйтс в 1829 году, который, вероятно, высадился на острове Кинг-Джордж и нашел окаменевшее бревно размером 2,5 фута (0,76 м) в длину и 4 дюйма (100 мм) в диаметре. Эйтс оставил ископаемое там, где он его нашел, вместо того, чтобы собрать и официально описать его. [5] Экспедиция Росса под руководством капитана Джеймса Кларка Росса с 1839 по 1842 год открыла несколько островов в Антарктике, которые, как теперь известно, невероятно богаты ископаемыми, в частности, остров Сеймур и остров Кокберн . Хотя он или его команда, возможно, наткнулись на ископаемый материал, они не отметили его. [6]

Гораздо позже капитан Карл Антон Ларсен и команда Джейсона высадились на острове Сеймур летом 1892-1893 годов. Он и его команда собирали именно ископаемые ракушки, и окаменелости Ларсена (его команда обменяла свои на табак) в конечном итоге достигли Университета Осло и были официально описаны (впервые для антарктических окаменелостей) британскими палеонтологами Джорджем Шарманом и Эдвином Тулли Ньютоном в 1894 году. Ларсена чаще всего считают первым, кто собрал антарктическую окаменелость. [7] Шарман и Ньютон изучили девять образцов, из которых два являются фрагментами хвойной древесины, а семь - морскими ракушками. Из ракушек они отнесли пять к Cucullaea donaldi ; один к " Cytherea " antarctica , Crassatella или Donax (теперь Eurhomalea antarctica ); и один к Natica . [8]

Хотя палеонтологическая работа продолжалась и после этого, научное исследование Антарктиды вышло на первый план только после того, как в 1961 году была введена в действие Система Договора об Антарктиде , которая сделала континент природным заповедником исключительно для научных исследований, запретив любую наземную коммерческую деятельность. С тех пор палеонтология и геология Антарктиды расширились, но их изучение сопряжено с опасностью из-за экстремальных погодных условий, глубоких трещин и лавин . [9]

архейский

Древнейшие породы Восточно -Антарктического щита включают комплекс Napier, который выходит на поверхность в горах Napier . Эти породы связаны с орогенезом Napier и ранними стадиями формирования земной коры (4000 млн лет назад ) в архее . Гранулиты холмов Вестфолл также являются архейскими. [10] [11]

Протерозой

Кратон Моусона в Восточной Антарктиде и Австралии сохраняет свидетельства тектонической активности от архея до мезопротерозоя в Земле Адели , Земле короля Георга V и хребте Миллера в центральных Трансантарктических горах . [12]

Позднепротерозойский комплекс Рейнера выходит на поверхность на Земле Эндерби и западной Земле Кемпа . Террейн островов Рауэр , состоящий из гранулитовых гнейсов группы Рауэр, относится к позднему протерозою (1106 млн лет). Многочисленные мафические дайки присутствуют в холмах Вестфолд и комплексе Нейпир и были внедрены примерно между 1200 и 1400 млн лет назад. Массивные тела чарнокита присутствуют в протерозойских подвижных поясах комплекса Восточной Антарктиды, что указывает на то, что батолит внедрился в супракрустальный фундаментный гнейс около 1000 млн лет назад. В районе массива Борг на западе Земли Королевы Мод архейские граниты перекрыты протерозойской супергруппой Ритчерфля . Эта супергруппа представляет собой осадочно-вулканическую последовательность, в которой осадочные формации Шумахерфьеллет и Хёгфонна прорваны мафическими силлами Грунехогна и Куллен (838 млн лет). Базальтовые лавы формации Штраумснутане (821 млн лет) являются самой верхней единицей в супергруппе. К востоку от супергруппы Ритчерфля лежит протерозойский метаморфический террейн HU Sverdrupfjella, который состоит из пара- и ортогнейсов . Горы Сёр Рондане залегают под позднепротерозойскими метаморфическими породами группы Тельтет-Венген и гнейсами группы Нильс Ларсен, которые прорваны позднепротерозойскими и раннепалеозойскими плутоническими породами и дайками. Восточная часть Земли Королевы Мод включает позднепротерозойский комплекс Лютцов-Хольм гнейсов, гранитных и гранодиоритовых мигматических пород, а также комплекс Ямато-Бельгика сиенитовых интрузий и метаморфизма низкого давления. Эти комплексы находятся к западу от архейских комплексов Напье и протерозойских комплексов Рейнер на Земле Эндерби. Докембрийские гнейсы, анортозиты , чарнокиты и амфиболиты характеризуют холмы Ширмахера и горы Вольтат в центральной части Земли Королевы Мод. [10] [11] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19]

Отложение в докембрии происходило в глубоких морских бассейнах вдоль тихоокеанской окраины Гондваны, где находятся современные Трансантарктические горы . Эти отложения в бассейнах были в основном глубоководными подводными конусами выноса . Ключевые слои включают формацию Тернпайк-Блафф , группу Бирдмора и группу Скелтон. Орогенез Бирдмора произошел в позднем протерозое и распознан в центральных Трансантарктических горах, где кембрийские известняки несогласно залегают над деформированными слоями. Связанная с этим магматическая активность привела к образованию батолитов (620 млн лет) и пирокластики (633 млн лет). Эта пирокластика залегает над последовательностями аргиллита -граувакки в Земле Королевы Мод, горах Хорлик и горах Тиль . [11] : 32, 43–44 

палеозойский

Карбонатная платформа развивалась вдоль палео-тихоокеанской окраины Гондваны в кембрийское время , отлагая известняк Шеклтона поверх позднепротерозойского глинистого турбидита формации Голди. Орогенез Росса в раннем палеозое (кембро - ордовикское время ) сложил Трансантарктические горы вдоль окраины Гондваны с сопутствующим метаморфизмом и интрузиями гранитных батолитов. Известные кембрийско-ордовикские выходы включают группу Урфьелл, группу ледника Блейклок, группу Херитедж в горах Эллсворт , группу Берда и группы Скелтона и Кёттлица. Силурийско - девонские породы выходят на поверхность в Трансантарктических горах, горах Эллсворт и Пенсакола и включают группу Нептун, формацию Хорлик, кварциты Крэшсайта и группу Тейлора в составе супергруппы Бикон . [11] : 32–33, 44–47  [20] [21]

Во время позднепалеозойского ледникового периода Антарктида располагалась над Южным полюсом , будучи связанной с остальной частью Пангеи . Антарктида подверглась затоплению и оледенению, и было отложено до 375 м каменноугольных и пермских ледниковых пород. Сюда входит формация Пагода в группе Виктория супергруппы Бикон, диамиктит , песчаник и сланец в Трансантарктических горах. [11] : 46  [22]

В кембрийский период Гондвана имела мягкий климат. Западная Антарктида частично находилась в северном полушарии, и в этот период отлагалось большое количество песчаников , известняков и сланцев . Восточная Антарктида находилась на экваторе, где в тропических морях процветали морские беспозвоночные и трилобиты . К началу девонского периода (416 млн лет назад) Гондвана находилась в более южных широтах, и климат был прохладнее, хотя ископаемые остатки наземных растений известны с этого времени. Песок и ил отложились в том, что сейчас является горами Эллсворт , Хорлик и Пенсакола . Оледенение началось в конце девонского периода (360 млн лет назад), когда Гондвана сосредоточилась на Южном полюсе , и климат похолодал, хотя флора сохранилась. В пермский период в растительной жизни стали доминировать папоротникообразные растения, такие как Glossopteris , которые росли на болотах. Со временем эти болота стали месторождениями угля в Трансантарктических горах. К концу пермского периода продолжающееся потепление привело к сухому, жаркому климату на большей части Гондваны. [1] [ нужна страница ]

мезозойский

Пангея начала распадаться в триасовый период , в то время как Гондвана двигалась на север, забирая Антарктиду из региона Южного полюса. Субдукция продолжалась вдоль Тихоокеанской окраины, и триасовые слои откладывались вдоль Трансантарктических гор и Антарктического полуострова, включая группу полуострова Тринити, формацию Легупиль и продолжающееся отложение группы Виктория в пределах супергруппы Бикон. [11] : 48–51 

Рифтинг Гондваны в средней юре привел к объемной толеитовой магматической активности по всей Трансантарктической горе и Антарктическому полуострову. К поздней юре полуостров представлял собой узкую магматическую дугу с задуговыми и передуговыми бассейнами , представленную вулканической группой Антарктического полуострова, и эта активность продолжалась в раннем мелу . Антарктида была отделена от Австралии ранним мелом (125 млн лет), а от Новой Зеландии — поздним мелом (72 млн лет). [11] : 33–35, 43, 49–57 

кайнозойский

Антарктида была отделена от Южной Америки в проливе Дрейка в миоцене , став изолированной геологически, а тепловая изоляция привела к более холодному климату, в то время как континент был сосредоточен на Южном полюсе. Большие ледяные щиты присутствовали в среднем- позднем эоцене [11] : 43, 54–57, 226 

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Stonehouse, B., ред. (июнь 2002 г.). Энциклопедия Антарктиды и Южных океанов . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-98665-2.
  2. ^ Сиддовэй, 2008
  3. ^ Гранот, 2013
  4. ^ Стилвелл и Лонг 2012, стр. 18.
  5. ^ Стилвелл и Лонг 2012, стр. 25.
  6. ^ Стилвелл и Лонг 2012, стр. 20–21.
  7. ^ Стилвелл и Лонг 2012, стр. 26–28.
  8. ^ Шарман, Г.; Ньютон, ET (1895). «Заметка о некоторых ископаемых с острова Сеймур в Антарктических регионах, полученных доктором Дональдом». Труды Королевского общества Эдинбурга . 37 (4): 707–709. doi :10.1017/s0080456800032798. S2CID  130334778.
  9. ^ Стилвелл и Лонг 2012, стр. 12.
  10. ^ ab Kuehner, SM; Green, DH (1991). Thomson, MRA; Crame, JA; Thomson, JW (ред.). Развитие земной коры: кратон, в Geological Evolution of Antarctica . Cambridge: Cambridge University Press. стр. 1–2. ISBN 978-0-521-37266-4.
  11. ^ abcdefgh Андерсон, Джон (2010). Антарктическая морская геология . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 30–32. ISBN 978-0-521-13168-1.
  12. ^ Фицсиммонс, 2003
  13. ^ Young, DN; Ellis, DJ (1991). Thomson, MRA; Crame, JA; Thomson, JW (ред.). Интрузивные чарнокиты Моусона: свидетельство установки границы компрессионной плиты протерозойского подвижного пояса Восточной Антарктиды, в Geological Evolution of Antarctica . Cambridge: Cambridge University Press. стр. 25–31. ISBN 978-0-521-37266-4.
  14. ^ Krynauw, JR; Watters, BR; Hunter, DR; Wilson, AH (1991). Thomson, MRA; Crame, JA; Thomson, JW (ред.). Обзор полевых отношений, петрологии и геохимии интрузий Borgmassivet в провинции Grunehogna, западная часть Земли Королевы Мод, Антарктида, в Geological Evolution of Antarctica . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 33–39. ISBN 978-0-521-37266-4.
  15. ^ Гроенвальд, П. Б.; Хантер, Д. Р. (1991). Томсон, М. Р. А.; Крам, Дж. А.; Томсон, Дж. В. (ред.). Гранулиты северной части HU Sverdrupfjella, западной части Земли Королевы Мод: метаморфическая история из гранат-пироксеновых ассоциаций, корон и реакций гидратации, в Geological Evolution of Antarctica . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 61–66. ISBN 978-0-521-37266-4.
  16. ^ Шираиши, К.; Асами, М.; Ишизука, Х.; Кодзима, Х.; Кодзима, С.; Осанаи, И.; Сакияма, Т.; Такахаши, И.; Ямазаки, М.; Ёсикура, С. (1991). Томсон, М. Р. А.; Крам, Дж. А.; Томсон, Дж. В. (ред.). Геология и метаморфизм гор Сёр-Рондане, Восточная Антарктида, в книге «Геологическая эволюция Антарктиды» . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. С. 77–82. ISBN 978-0-521-37266-4.
  17. ^ Хирои, Y.; Сираиси, K.; Мотоёси, Y. (1991). Томсон, MRA; Крам, JA; Томсон, JW (ред.). Позднепротерозойские парные метаморфические комплексы в Восточной Антарктиде, с особым акцентом на тектоническое значение ультраосновных пород: кратон, в Геологической эволюции Антарктиды . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 83–87. ISBN 978-0-521-37266-4.
  18. ^ Каул, МК; Сингх, РК; Шривастава, Д.; Джаярам, ​​С.; Мукерджи, С. (1991). Томсон, МРА; Крам, ДЖА; Томсон, ДЖВ (ред.). Петрографические и структурные характеристики части Восточно-Антарктического кратона, Земля Королевы Мод, Антарктида, в Геологической эволюции Антарктиды . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. С. 89–94. ISBN 978-0-521-37266-4.
  19. ^ Harley, SL (1991). Thomson, MRA; Crame, JA; Thomson, JW (ред.). Метаморфическая эволюция гранулитов из группы Рауэра, Восточная Антарктида: доказательства декомпрессии после протерозойской коллизии, в Geological Evolution of Antarctica . Cambridge: Cambridge University Press. стр. 99–105. ISBN 978-0-521-37266-4.
  20. ^ Roland, NW (1991). Thomson, MRA; Crame, JA; Thomson, JW (ред.). Граница Восточно-Антарктического кратона на окраине Тихого океана, в Geological Evolution of Antarctica . Cambridge: Cambridge University Press. стр. 161–165. ISBN 978-0-521-37266-4.
  21. ^ Роуэлл, А. Дж.; Риз, М. Н. (1991). Томсон, М. Р. А.; Крейм, Дж. А.; Томсон, Дж. У. (ред.). Расположение и значение известняка Шеклтона, центральные Трансантарктические горы, в книге «Геологическая эволюция Антарктиды» . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 171–175. ISBN 978-0-521-37266-4.
  22. ^ Miller, JMG; Waugh, BJ (1991). Thomson, MRA; Crame, JA; Thomson, JW (ред.). Пермо-каменноугольное ледниковое осадконакопление в центральных Трансантарктических горах и его палеотектонические последствия (расширенный реферат), в Geological Evolution of Antarctica . Cambridge: Cambridge University Press. стр. 205–208. ISBN 978-0-521-37266-4.

Цитируемые работы

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Карты

На Викискладе есть медиафайлы по теме Геология Антарктиды .