南大洋地球物理學
南大洋地球物理研究的海域包括南極半島西北部、德雷克海峽和東南太平洋。研究的重點是重力異常場、地磁場基本特征、構造分區和地質演化史,以及礦產資源遠景評價。
一、重力異常場的基本特征與分析
(一)南極半島西北部海區。
該海區地質構造單元的重力異常及水深由表給出。
1.南設得蘭海溝區。該海溝為負自由空間異常帶,軸部異常值達-90×10-5米/秒2。布格異常向陸側迅速減少,由洋盆區的280×10-5米/秒2減至陸坡的100×10-5米/秒2,幅度達180×10-5米/秒2。自由空間異常在海溝軸部附近出現雙波穀,其中一個對應於海溝軸部,另一個出現在海溝向陸一側。海溝大幅值負自由空間異常值的存在,是板塊消亡帶特有的重力特征,它表明兩個板塊的聚斂處存在強大的構造應力,使海溝軸部下麵物理嚴重虧損。
該海溝與典型海溝比較,重力異常具有相似的形態,但前者幅值較小。例如,西北太平洋海溝係的均衡重力異常值達-200—-300×10-5米/秒2,而南設得蘭海溝僅為-40×10-5米/秒2。由此可見,本區島弧、海溝的發育,顯然處於末期階段,而不是全盛時期。
2.別林斯高晉海盆區。該海盆的自由空間異常值為-5-+50×10-5米/秒2,在形態上以赫羅斷裂帶為界明顯不同。斷裂帶東北側為寬緩重力異常區,自由空間異常平均值約+30×10-5米/秒2;西南側為平靜重力異常區,自由空間異常值為+10—-5×10-5米/秒2,斷裂帶處的布格異常與兩側海盆基本相當。該斷裂帶較大幅值的負自由空間異常,表明它是一條大轉換斷層,其影響可能延伸至南極半島。
3.南極半島俯衝帶。該帶自由空間異常值為-35×10-5米/秒2,俯衝帶至洋側海盆的布格異常值由180×10-5米/秒2急劇下降80×10-5米/秒2。負自由空間異常帶的存在,表明這裏曾有俯衝活動,造成質量虧損。這條俯衝帶是阿盧克板塊向南極半島之下俯衝的生物。
(二)德雷克海峽區。
該海區地質構造單元的重力異常和水深由表給出。
1.火地島陸坡地。沿陸坡出現一幅度為40—50×10-5米/秒2的自由空間異常波穀帶,布格異常值為+130—+150×10-5米/秒2的布格異常帶。這表明該坡地的質量有所虧損。地震資料證實,火地島陸坡處,原有一條地塹性的深穀,現已被沉積物所充填,正是這些低密度的沉積物導致了這個異常的波穀。
2.海峽海盆區。北部海盆區自由空間異常值為-10-+50×10-5米/秒2,中間有60公裏的自由空間異常高值帶和布格異常低值帶,這與地形台階隆起相對應。中部海盆區地區隆起崎嶇,其中的殘餘擴張中心為深4.1公裏的海穀,中央海穀的自由空間異常為-5×10-5米/秒2,兩側海嶺為+50×10-5米/秒2,這與地形是一致的;沙克爾頓斷裂帶也位於中部海盆區,該斷裂帶的自由空間異常出現-6×10-5米/秒2的波穀帶,磁異常出現低值帶。該斷裂帶兩側是兩組完全不同的磁異常組合,說明它控製了德雷克海峽的擴張活動。南部海盆區,地形平坦,自由空間異常出現海峽中的最高值帶,最大值達+65×10-5米/秒2。經計算表明,其莫霍麵較北部的淺,這可能是海洋板塊與南極半島微板塊在南設得蘭海溝聚斂之前的向上彎曲所致。
3.南設得蘭陸架區。該區水深400米左右,自由空間異常呈現高值,一條高達+130×10-5米/秒2的自由空間異常帶顯然與南設得蘭島弧和該區板塊的聚斂有關。
(三)東南太平洋測區。
太平洋—南極海嶺區。海嶺中部自由空間異常值為0—+5×10-5米/秒2,與兩側洋盆的平均自由空間異常值很接近,幾乎與海嶺的高度無關。海嶺的布格異常值為170×10-5米/秒2,低於兩側洋盆100×10-5米/秒2以上。上述特征表明,太平洋—南極海嶺目前幾乎處於平衡狀態。
2.智利海嶺區。該海嶺東南端中央有一深為3.5公裏的海穀,海穀處為一異常帶,比兩翼的異常值低30×10-5米/秒2;其布格異常值為175—230×10-5米/秒2,比兩側洋盆低40—60×10-5米/秒2。智利海嶺西北端水深約2.2公裏,自由空間異常值達43×10-5米/秒2,布格異常值為190—240×10-5/秒2。
智利海嶺區的自由空間異常平均值比兩側海盆高20-40×10-5米/秒2,布格異常值則低100×10-5米/秒2,表示海嶺下麵存在著密度虧損,隆起的地形基本抵消了這種影響,使海嶺區與兩側洋盆處於均衡狀態。