Геологи реконструировали историю разделения Антарктиды и Южной Америки

Ученые реконструировали тектоническую историю литосферы в регионе южноатлантического моря Скоша. На основе комплекса геофизических и геологических данных исследователи смоделировали образование литосферной плиты Скоша между Антарктической и Южно-Американской плитами. Отделение Южной Америки от Антарктиды и расширение океанского дна в районе пролива Дрейка стало последним этапом формирования холодного Антарктического циркумполярного течения — одного из факторов глобального похолодания, начавшегося около 50 миллионов лет назад. Об этом сообщает статья в журнале Earth-Science Reviews.

Море Скоша расположено на юге Атлантического океана и ограничено архипелагом Южная Георгия, Южными Сандвичевыми и Южными Оркнейскими островами. Западная часть моря Скоша сообщается с Тихим океаном через пролив Дрейка. Котловина моря образована плитой Скоша и двумя микроплитами — Сандвичевой и Шетландской. На севере и на востоке эта котловина граничит с Южно-Американской плитой, на юге и на западе — с Антарктической.

Плита Скоша образовалась в результате взаимодействия Африки, Южной Америки и Антарктиды — остатков мегаконтинента Гондвана, распад которого начался в конце раннеюрской эпохи, 190–180 миллионов лет назад. В настоящее время Южная Америка, плита Скоша и Антарктида перемещаются приблизительно в одном направлении, но с разными скоростями, поэтому с севера и с юга плита Скоша ограничена трансформными разломами (хребты Северный и Южный Скоша). Западная ее граница, проходящая под проливом Дрейка, отличается сложной структурой с переходом от зоны субдукции в северной части к зоне разломов Шеклтона и молодой Шетландской микроплите у оконечности Антарктического полуострова. Восточная часть морской котловины образована спрединговой зоной между плитой Скоша и Сандвичевой микроплитой, на которой субдукция Южноамериканской плиты сформировала дугу Южных Сандвичевых островов.

Группа исследователей из Утрехтского университета во главе с Сюзанной ван де Лагемат (Suzanna H.A. van de Lagemaat) реконструировала кинематику литосферных плит в районе моря Скоша на протяжении последних 182 миллионов лет, то есть со времени, когда фиксируются первые признаки распада Гондванского мегаконтинента. Ученые обработали результаты геофизических и геологических исследований Антарктического полуострова, Огненной Земли, островов, окаймляющих котловину моря Скоша, и пород океанского дна.

Основой для кинематической модели послужили палеомагнитные измерения, дающие возможность установить положение отдельных блоков континентальной литосферы в различное время, а также определить возраст и направление движения океанической коры по полосовым магнитным аномалиям. Для уточнения реконструкции ученые использовали данные гравиметрических измерений, сейсмического зондирования, изучения морфологии дна и геохимического анализа пород в кернах, отобранных в различных участках моря Скоша.

Реконструкция тектонических процессов в регионе показывает, как около 182 миллионов лет назад Восточная Гондвана (Антарктида, Австралия, Индия) начала отделяться от Западной Гондваны (Южная Америка, Африка). В последующие 20 миллионов лет в Западной Гондване также начались процессы разделения. Сначала открылся океанский бассейн между Антарктидой и Африкой, затем, около 140 миллионов лет назад — между Антарктидой и Южной Америкой. Этот бассейн (Рокас-Вердес) существовал на протяжении 30 миллионов лет и достигал ширины 250 километров, но исчез, когда континенты временно воссоединились.

Новая фаза разделения началась примерно 80 миллионов лет назад, когда Южно-Американская плита стала смещаться к западу относительно Антарктической. В это же время в области континентального моста между Антарктидой и Южной Америкой открылась зона субдукции и возникла система разломов, образовавшая новую плиту, которая включила в себя часть южноамериканской литосферы. Это произошло за счет отслоения континентальной коры Южной Америки и переноса ее на плиту Скоша. Остатки этого участка коры — современные поднятия Пири, Брюса и Дискавери в море Скоша, Северный хребет и острова Южная Георгия.

Около 50 миллионов лет назад открылся пролив Дрейка, и примерно в это же время между Антарктидой и Австралией образовался Тасманский проход, и южный материк оказался изолированным от остальных континентальных блоков. Это создало условия для формирования вокруг Антарктиды замкнутого потока холодных океанских вод. Хронологически полное отделение Антарктиды совпадает с началом устойчивого глобального похолодания. Считается, что оно стало результатом действия ряда факторов, вызвавших общее снижение уровня углекислоты в атмосфере (изменения режима выветривания, скорости накопления морских карбонатных осадков). Крупные палеогеографические изменения, повлиявшие на характер циркуляции в океане, также должны были сыграть роль в развитии климатической ситуации.

Однако связь Атлантики с Тихим океаном долгое время (не менее 15 миллионов лет) оставалась нестабильной из-за узости пролива Дрейка и присутствия в его районе островов, затруднявших развитие холодного течения. Это сказалось на темпах похолодания в антарктическом регионе. Лишь после расширения плиты Скоша около 30–25 миллионов лет назад зона пролива стала достаточно широкой для установления мощного циркумполярного течения, изолировавшего Антарктиду от теплых вод низких широт, и на материке начал разрастаться ледниковый щит. Сейчас в меридиональном направлении плита Скоша простирается примерно на 800 километров.

Ранее ученые представили глобальную тектоническую модель, охватывающую историю движения плит за последний миллиард лет, а о том, как менялся климат южного континента в предшествующие геологические эпохи, можно узнать из нашего материала «Зеленая Антарктида».