Table of Contents

Антарктическая плита: геология, движение и глобальное значение

Антарктическая плита является одной из основных тектонических плит Земли, охватывающей весь антарктический континент и простирающейся наружу через окружающее морское дно Южного океана. Будучи пятой по величине плитой, она занимает примерно 60 миллионов квадратных километров и играет отличительную роль в глобальной динамике плит. В отличие от многих других плит, которые окружены зонами активной субдукции или энергичными раскидистыми хребтами, Антарктическая плита почти окружена центрами распространения, что делает ее относительно стабильной, но геологически раскрывающей особенностью планеты. В этой статье рассматриваются границы плиты, внутренние геологические структуры, история движения и ее важность для понимания как тектоники плит, так и климатической системы Земли.

Географический масштаб и границы

Антарктическая плита включает в себя континентальную кору под Антарктидой, а также обширную океаническую кору, которая простирается в Южный океан. Её границы определяются расходящиеся, сходящиеся и преобразующие тектонические особенности, которые соединяют её с соседними плитами. Пластина почти окольцована непрерывной цепью раскидистых хребтов и зон разломов, придавая ей необычную геометрию по сравнению с пластинами, которые активно сталкиваются или субдукционируют под другими.

Северные границы и раскидистые переезды

На севере Антарктическая плита ограничена серией среднеокеанических расстилающихся хребтов. Тихо-Антарктический хребет проходит вдоль западной стороны плиты, отделяя её от Тихоокеанской плиты. Этот хребет является быстрораспространяющимся центром с скоростью распространения примерно 60—80 миллиметров в год. На востоке и северо-востоке Среднеатлантический хребет простирается в область, поскольку Американо-Антарктический хребет, который отмечает границу между Антарктической плитой и Южноамериканской плитой. Юго-западный Индийский хребет и Юго-восточный Индийский хребет определяют границы с Африканской плитой и Индо-Австралийской плитой соответственно. Эти хребты производят новую океаническую кору и коллективно изолируют Антарктическую плиту от более активных

Сходящиеся и трансформирующие границы

В то время как большинство краев Антарктической плиты расходятся, есть также заметные конвергентные границы. Южная Шетландская впадина , расположенная к северо-западу от Антарктического полуострова, является зоной субдукции остатков, где антарктическая плита в значительной степени неактивна сегодня, она оставила после себя глубокую траншею и цепь вулканических островов, включая Южные Шетландские острова . Преобразование разломов вдоль границ плит, таких как в Морской регион Шотландии , приспосабливает боковое движение между Антарктической плитой и плитой Шотландии, которая является небольшой микропластиной, пойманной между Антарктической и Южноамериканской плитами. Эти системы преобразования помогают приспособить региональный режим стресса и производят скромную, но последовательную сейсмическую активность.

Соседние пластины и микропластинки

Антарктическая плита взаимодействует непосредственно с Южноамериканской плитой, Африканской плитой, Индо-Австралийской плитой, и Тихоокеанской плитой. Кроме того, на её окраинах существует несколько более мелких микропластинок и тектонических блоков, в том числе Шотландская плита и Буве-Тройное стыкование, где встречаются африканские, южноамериканские и антарктические плиты.Этот тройной стык является одним из немногих мест на Земле, где встречаются три раскидистых хребта в одной точке, что делает его мишенью для морских геологических исследований и глубоководных буровых экспедиций. Разнообразие граничных типов

Внутренние геологические особенности

Под обширным ледяным щитом, который покрывает Антарктиду, Антарктическая плита содержит богатый массив геологических структур, включая горные пояса, рифтовые долины, вулканические провинции и осадочные бассейны, которые фиксируют историю плиты от распада древнего суперконтинента Гондвана через его длительный период полярной изоляции.

Трансантарктические горы

Одной из наиболее заметных геологических особенностей на Антарктической плите являются Трансантарктические горы , массивный горный массив, который простирается более чем на 3500 километров по континенту, от моря Росса до моря Уэдделла. Этот диапазон разделяет Восточную Антарктиду, которая лежит в основе древней докембрийской коры, от Западной Антарктиды, которая состоит из мозаики более молодых терранов и блоков коры. Горы по существу являются рифтовым плечом, образованным протяженными силами, связанными с Западной антарктической рифтовой системой , которая продолжает формировать регион сегодня. Трансантарктические горы обнажают некоторые из самых старых пород на континенте, включая метаморфические подвалы гранулитового класса и осадочные последовательности, которые регистрируют палеозойское и мезозойское осаждение до того, как Антарктида была оледенела.

Подледниковый вулканизм и Западно-Антарктическая рифтовая система

Под Западным Антарктическим Ледяным щитом Антарктическая плита является хозяином одной из крупнейших активных рифтовых систем на Земле: Западная антарктическая рифтовая система . Эта протяженная провинция была активна с мелового периода и продолжает производить базальтовый вулканизм. Гора Эребус, расположенная на острове Росса, является самым известным действующим вулканом в Антарктиде и находится в пределах этой рифтовой системы. Его стойкое лавовое озеро и стромболийские извержения делают его хорошо изученным местом для понимания подледниковых и субаэральных вулканических процессов. Другие вулканические центры, как над, так и подо льдом, включают Гору Мельбурн, Гору Хэмптон, и Вулканическая провинция Эребус.Некоторые подлед

Осадочные бассейны и рифтовые плечи

Рифтирование вдоль Западной антарктической рифтовой системы привело к образованию глубоких осадочных бассейнов, таких как Российский бассейн и Уэдделлский бассейн . Эти бассейны содержат толстые последовательности осадочных пород, которые сохраняют записи антарктической климатической и тектонической истории. Интегрированная программа бурения океана и более ранние проекты восстановили ядра из моря Росса и залива Придз, которые документируют начало антарктического оледенения в переходе эоцен-олигоцен, примерно 34 миллиона лет назад. Эти осадочные архивы необходимы для понимания того, как сформировался антарктический ледяной щит и как он реагировал на прошлые события глобального потепления, обеспечивая аналоги для будущих климатических сценариев. На восточной стороне континента, Земля Уилкса Земля Уилкса включает в себя глубокие осад

Антарктический полуостров и вулканизм Арк

Антарктический полуостров простирается на север в сторону Южной Америки и является продолжением Андской вулканической дуги. Этот регион испытал активную субдукцию во время мезозойского и раннего кайнозоя, производя обширный дуговой вулканизм и плутоническое вторжение.Бассейн Джеймса Росса и Бассейн Ларсена сохраняет экспозиции вулканических и осадочных пород, которые документируют палеоокружение до и во время ранних стадий оледенения.Хотя субдукция вдоль Антарктического полуострова прекратилась, когда был субдукционирован хребет Феникса, регион остается тектонически активным, с продолжающимся подъемом и сейсмической активностью.Планеон также содержит Остров обмана, активная вулканическая кальдера, которая неоднократно извергалась в

Движения плит и тектонические взаимодействия

Движение Антарктической плиты относительно медленное по сравнению со многими другими плитами. Предполагаемые скорости движения варьируются от приблизительно 1 сантиметра в год относительно Южноамериканской плиты до приблизительно 2-3 сантиметров в год относительно Индо-Австралийской плиты. Это медленное движение в сочетании с почти полным кольцом раскидистых хребтов пластины делает Антарктическую плиту одной из самых стабильных пластин с точки зрения внутренней деформации.

Абсолютный ход и антарктическая «ловушка»

Что касается абсолютного движения плит, то Антарктическая плита оставалась близкой к Южному полюсу в течение последних 100 миллионов лет. Эта необычная стабильность частично связана с тем, что плита окружена хребтами, которые производят новую кору почти симметрично, в результате чего пластина не испытывает сильного сетевого крутящего момента от тяги плиты. Медленное, но постоянное движение плиты удерживало Антарктиду в полярном положении в течение длительного периода, что было ключевым фактором в развитии и стойкости континентального ледяного щита со времен границы эоцена-олигоцена. Энциклопедия Британника отмечает , что это полярное улавливание является отличительной чертой Антарктической плиты и отличает ее от дрейфующих континентов Северного полушария.

Сейсмичность и интраплатные стрессы

Сейсмическая активность в пределах Антарктической плиты обычно низка до умеренной. Большинство землетрясений происходят вдоль границ плиты, особенно вблизи Южного Шетландского желоба, зоны субдукции Южного Сэндвича и преобразуют разломы в регионе моря Шотландии. Интраплатовые землетрясения редки, но происходят, часто связанные с ледниковой изостатической регулировкой, поскольку континент восстанавливается от потери ледяной массы. Удаление нагрузки на лед с момента последнего ледникового максимума создает напряжения, которые могут вызвать скромные землетрясения в таких регионах, как Ламберт Грабен и Трансантарктические горы . Эти интраплантатные события, хотя и не большие, предоставляют информацию о толщине и реологии антарктической литосферы и гибкой реакции на изменения ледяного покрова.

Взаимодействие с криосферой

Антарктическая плита взаимодействует с нависшим ледяным покровом в системе динамической обратной связи. Тектонические процессы, такие как вызванный рифтом тепловой поток, увеличивают базальное таяние, создавая подледниковые озера и насыщенные водой отложения, которые могут ускорить ледоток. В свою очередь, огромный вес ледяного покрова оказывает понижательную силу на кору, угнетая ее на сотни метров в некоторых областях. Эта депрессия влияет на мантийный поток и может влиять на тектонические процессы на глубине. По мере изменения ледяного покрова из-за глобального потепления, результирующий отскок коры будет изменять поля напряжения в течение тысяч лет, потенциально влияя на активность разломов и модели извержения вулканов. Понимание этих взаимодействий является активной областью исследований, интегрируя гляциологию, геофизику и тектонику плит.

Тектоническая история: от Гондваны до изоляции

История Антарктической плиты глубоко связана с распадом суперконтинента Гондвана, начавшимся в юрском периоде, примерно 180 млн лет назад.В то время Антарктида была центральным центром суперконтинента, связанным с Австралией, Индией, Африкой, Южной Америкой и Зеландией.Разгон этих массивов суши происходил поэтапно и формировал современную конфигурацию Южного полушария.

Этапы распада Гондваны

Первое крупное разделение произошло в Юрском периоде, когда серия рифтинговых событий выделила Западную Антарктиду из Южной Америки и Африку. К концу мелового периода распространение морского дна открыло Южный Атлантический океан и Индийский океан, двигая Австралию, Индию и Африку на север.Отделение Австралии от Антарктиды началось в эоцене, около 40 миллионов лет назад, и сопровождалось развитием Юго-восточного Индийского хребта. Это разделение открыло Южный океан и позволило сформировать Антарктический циркумполяр

Кайнозойская изоляция и ледниковое начало

После окончательного отделения Южной Америки от Антарктиды через открытие Прохода Драке (около 30 миллионов лет назад), Антарктическая плита стала полностью окружена раскидистыми хребтами и холодными океанскими течениями. Эта тектоническая и океанографическая изоляция заложила основу для крупного ледникового расширения, которое началось около 34 миллионов лет назад на границе эоцена и олигоцена. Геологическая запись показывает, что ледники впервые продвинулись через континентальный шельф в море Росса и заливе Придз в это время, отмечая начало полномасштабного антарктического оледенения. [[FLT: 2]] AntarcticGlaciers.org предоставляет подробный обзор того, как эта тектоническая изоляция непосредственно позволила росту Антарктического ледяного щита, связь, которая остается жизненно важной для понимания долгосрочной эволюции климата Земли.

Роль Западно-Антарктической рифтовой системы

Западно-антарктическая рифтовая система Западно-антарктическая рифтовая система была активна на протяжении большей части кайнозоя, контролируя морфологию Западно-антарктического ледяного щита и положение Трансантарктических гор. Расширение и истончение коры породили бассейн ниже уровня моря, который в настоящее время заполнен льдом и осадком. Система рифтов продолжает развиваться, с продолжающимся вулканизмом и разломами. Понимание ее активности имеет решающее значение, поскольку стабильность Западно-антарктического ледяного щита частично зависит от геотермального теплового потока и механической прочности рифтовой коры, на которые влияют тектонические процессы.

Значение тектоники глобальных плит

Антарктическая плита служит эталонной рамкой для глобальных исследований движения плит из-за ее медленного и стабильного движения. Она часто используется для определения абсолютной эталонной рамки для скоростей плит, особенно при анализе движений более быстро движущихся плит, таких как Тихоокеанская плита или плита Наска. Почти полный обод раскидистых хребтов плиты также делает ее идеальной установкой для изучения процесса распространения морского дна в изоляции от сложностей субдукции и континентального столкновения.

Seafloor Spreading Records скачать

Океаническая кора, образующаяся вдоль хребтов, окружающих Антарктиду, содержит магнитные аномалии, которые регистрируют изменения магнитного поля Земли за последние 80 миллионов лет. Эти модели являются одними из самых полных и наиболее хорошо сохранившихся в мире, обеспечивая непрерывные временные ряды с высоким разрешением для калибровки шкалы геомагнитной полярности. Программа землетрясений USGS обсуждает, как такие записи помогают ученым понять скорость распространения и направление в течение геологического времени. Данные из Юго-Западного индийского хребта и Юго-Восточного индийского хребта внесли значительный вклад в модели конвекции мантии и динамики шлейфа, поскольку хребты расположены далеко от основных горячих точек, предлагая чистый вид пассивного апвеллинга.

Климато-тектонические обратные связи

Взаимодействие между Антарктической плитой и климатической системой предлагает уникальную перспективу того, как тектонические процессы влияют на долгосрочное изменение климата. По мере того, как положение плиты медленно смещалось над кайнозойским, выравнивание океанских шлюзов менялось, изменяя модели циркуляции океана. Открытие шлюзов Южного океана (Дрейк Пассаж и Тасманский шлюз) широко считается, что вызвало тепловую изоляцию Антарктиды и начало оледенения. В свою очередь, рост и распад ледяного щита изменили стрессовое состояние плиты, влияя на активность разломов и вулканизм. Эта петля обратной связи между тектоникой, циркуляцией океана и динамикой ледяного щита является активной границей исследований, с последствиями для прогнозирования будущего поведения ледяного щита при глобальном потеплении.

Проблемы исследований и разведки

Изучение Антарктической плиты представляет собой уникальные проблемы из-за экстремальной окружающей среды, толстого ледяного покрова и логистических трудностей доступа к отдаленным районам.Большая часть коренного материала континента скрыта под километрами льда, что требует использования воздушно-десантной геофизики, спутникового дистанционного зондирования и глубокого бурения ледяного керна для характеристики геологии.

Геофизические исследования и бурение

Воздушные радары, гравитация и магнитные исследования сыграли важную роль в картировании подледниковой топографии, осадочных бассейнов и вулканических структур. Такие проекты, как PolarGAP и BedMachine, создали карты высокого разрешения кровати под ледяным щитом, раскрывая горные хребты, долины и бассейны, которые ранее были неизвестны. Обсерватория Земли НАСА подчеркнула способность BedMachine детализировать форму антарктического слоя, что имеет важное значение для моделирования потока льда и баланса массы. Кроме того, Andrill Program и IODP Антарктические буровые кампании IODP Антарктические буровые кампании восстановили осадочные керны из моря Росса, Придзского залива и поля Земли Уилкса, предоставив

Современные наблюдательные сети

Растущая сеть сейсмометров, установленных по всей Антарктиде, включая проект POLENET (Polar Earth Observing Network) [[Полярная сеть наблюдения Земли]], отслеживает сейсмическую активность и деформацию коры в почти реальном времени. Эти инструменты обнаруживают землетрясения, отслеживают вулканический тремор и измеряют эластичную реакцию коры на изменение массы льда. Непрерывные GPS-станции также регистрируют вертикальные и горизонтальные движения коренной породы, что помогает исследователям различать тектоническое движение и ледниковую изостатическую регулировку. Сочетание сейсмических, GPS и спутниковых данных обеспечивает все более подробную картину того, как Антарктическая плита реагирует как на внутренние тектонические силы, так и на внешние климатические силы.

Будущие направления тектоники плит Антарктики

Несколько открытых вопросов об Антарктической плите остаются на переднем крае науки о Земле. Один из основных вопросов касается роли шлейфовых взаимодействий под Западно-Антарктической рифтовой системой. Некоторые исследования предполагают, что мантийный шлейф или горячее апвеллинг могут способствовать высокому тепловому потоку, наблюдаемому в Западной Антарктиде, но точный источник и геометрия такой особенности все еще обсуждаются. Еще одна насущная проблема заключается в понимании того, как будущее отступление ледяного щита повлияет на тектонические напряжения и вулканическую активность. По мере того, как ледяной щит истончается и нагрузки сдвигаются, результирующий отскок коры может вызвать извержения или землетрясения, которые, в свою очередь, могут ускорить распад льда за счет увеличения базального таяния и расщепления.

Достижения в области ледопроникающих радаров, спутниковой гравиметрии и морской геофизики, вероятно, приведут к новым открытиям о глубокой структуре и истории Антарктической плиты. Предстоящие международные проекты бурения, такие как экспедиция 382 IDP в море Шотландии и предложения по субледниковому бурению в горах Гамбурцева, направлены на восстановление образцов, которые могли бы показать, как эта плита развивалась за последние 100 миллионов лет. Эти усилия в конечном итоге укрепят связь между тектоникой плит, динамикой ледяного покрова и долгосрочной траекторией климата Земли.

Антарктическая плита, долгое время рассматривавшаяся как пассивный и стабильный компонент глобальной тектонической системы, теперь признана динамичным и информативным элементом геологической структуры Земли. От древних корней Гондваны, сохранившихся в Трансантарктических горах, до активных разломов и вулканов под Западно-Антарктическим ледяным щитом эта плита содержит ключи к фундаментальным процессам, которые действуют во внутренней части и поверхности Земли. Ее медленное, но постоянное движение, ее почти полное кольцо раскидистых хребтов и ее глубокое взаимодействие с климатической системой делают Антарктическую плиту важным центром будущих тектонических и полярных исследований.