Основные особенности строения активной части разлома Сан-Паулу по данным комплексного анализа

Разломная зона Сан-Паулу в пределах полигона состоит из четырех субширотных желобов, разделенных межразломными поднятиями (рис. 5). Глубины желобов, как отмечалось ранее [ Агапова, 1993], увеличиваются с севера на юг от 3700 до 4200 м. В пределах изученной территории установлено также 3 рифтовых долины. С геодинамической точки зрения, съемкой было охвачено три активных и четыре пассивных частей трансформных разломов и две зоны спрединга.

В связи с тем, что зона разлома Сан-Паулу представляет единую систему из нескольких близко расположенных разломов, имеющих одно общее название для их отличия, была разработана схема виртуальных наименований, которая в дальнейшем и будет нами использоваться (табл. 2, рис. 12).

Для изученной части системы характерны короткие отрезки рифтов и чередование узких хребтов.

Трог SP1 представляет собой фланговую часть разломной депрессии, ограниченную с севера высоким хребтом, над которым возвышается остров Сан-Паулу, а в пределах полигона массивные блоки, вершины которых имеют глубины менее 2000 м, а глубина над горой Белоусова достигает 623 м.

Вдоль северного борта трога простирается обширная выровненная ступень с глубиной поверхности около 3500 м. Ее край осложнен узкой субширотной грядой, над которой поднимаются пики с глубиной менее 3000 м. Как на ступени, так и в троге SP1 отмечены наиболее значительные мощности осадков, поверхности которых формируют самые обширные в пределах полигона выровненные участки дна. Эта часть трога представляет собой восточную фланговую часть наиболее протяженного сдвига в системе разломов Сан-Паулу и удалена от одноименного острова на расстояние более чем 140 миль.

Хребет SP1-2_W_RI протягивается от западной рамки изученной территории практически до ее востока. В указанном направлении он постепенно сужается и уменьшается по высоте. На всем протяжении хребет почти лишен осадочного чехла. Наибольшее расчленение рельефа характерно для его западной части, где расположена гора с глубиной вершины около 2500 м. Восточнее ее расположено обширное понижение рельефа, лежащее на продолжении рифтовой долины. Здесь установлены глубины 3400-3600 м и пологие углы склонов. В западной части морфоструктуры были подняты базальты (рис. 11). Восточнее 26^o25 з.д. вершинная поверхность хребта опускается на глубины 3200 м, над которыми возвышаются отдельные пики с высотой в 200-400 м. Для осевой части хребта, особенно в восточной части полигона, характерны неоднократные изменения простираний, что особенно хорошо видно на карте углов наклонов склонов. Изучение осадочного чехла на сейсмических профилях показывает (рис. 13а, б, в), что во многих местах на северо-востоке района происходят флексурные изгибы слоев, формирование уступов и моноклиналей. Можно думать, что здесь происходил интенсивный подъем крупных участков акустического фундамента.

Трог SP2 хорошо выражен в рельефе дна, в акустическом фундаменте представляет депрессию, восточная часть которой заполнена осадочным чехлом с мощностью осадков от 200 до 1100 м. Западнее рифта трог переходит в понижение неправильной формы, имеющей ячеистое строение. С ним связана концентрация эпицентров землетрясений (рис. 10). Восточнее нодальной впадины NB_SP2_E (см. ниже) желоб постепенно расширяется в восточном направлении. Вдоль его оси часто протягивается полоса горизонтального дна, к северу и югу от которой происходит увеличение его наклонов. Внутри желоба встречаются участки, где крутизна склонов увеличивается. В ряде мест отмечаются резкие расширения желоба, именно с этими местами связаны депоцентры накопления осадков (1000-1100 м).

Хребет SP2-3_W_RI, ограничивающий рифт с запада, состоит из двух частей, разделенных узкой седловиной северо-западного простирания. Южная, приразломная часть представляет собой субширотный гребень с двумя вершинами, разделенными седловиной. Западная пририфтовая часть представляет собой угловое поднятие с глубинами несколько меньше 2000 м. Южный склон имеет углы в среднем 8-12^o, на фоне которых существуют резкие уступы с крутизной 20-45^o. Северный склон более пологий.

Рифтовая зона SP2-3_RI (26^o25 з.д.) имеет асимметричное строение - западный склон более крутой и наклоны здесь составляют в основном 12-15^o, хотя на отдельных участках склонов они превышают 30 ^o (рис. 14). Вдоль оси рифтовой долины протягивается узкий хребет с относительной высотой до 200 м. В северной части хребет становится низким и широким. Детальная батиметрия с сечением рельефа 10-20 м показывает, что он продолжается в пределы нодальной впадины NB_SP2_E, разделяя ее на две впадины - северную и южную. Этот район отличается наибольшими углами наклонов склонов в пределах всего полигона. В южной части рифтовой долины хребет постепенно поворачивает к ее западному борту и соединяется с ним. В пределах хребта была проведена драгировка RC280632 с судна "Роберт Конрад" [ Schilling et al., 1995], которая подняла свежие базальты со стеклами. Тектоническое положение хребта и поднятая порода позволяет интерпретировать его как неовулканическое поднятие. Восточнее и западнее последнего протягиваются зоны узких и глубоких впадин, западная из которых прослеживается в нодальную впадину NB_SP2_W. Последняя имеет пологие склоны (первые градусы) и широкое горизонтальное дно. Она вытянута вдоль разлома SP2.

Трог SP3 хорошо выражен в рельефе дна и в акустическом фундаменте представляет депрессию. Она менее других заполнена осадками, которые на значительном протяжении западной части или не развиты или имеют спорадическое распространение со средней мощностью 200-400 м. Наибольшие мощности (1000-1100 м) установлены в восточной части разломной зоны, где даже в активной части разлома отчетливо проявлены участки распространения осадочного чехла.

Хребет SP2-3_E_RI. Прилегающая к рифту часть хребта представляет собой горный массив с глубинами 2800 м. Доминантой в рельефе являются крупные горы северо-западного простирания. Минимальные отметки глубин приближаются к 2000 м. Хребет имеет крутые склоны (местами до 20^o). Восточнее хребет становится ниже и шире, распадается на несколько подводных гор и исчезает в районе 25^o з.д. Здесь преобладают пологие поверхности (менее 5^o), которые совпадают с областью развития осадочного чехла (рис. 7), мощность которого достигает 600 м. Севернее выделяется невысокий короткий хребет с пологими склонами (порядка 5^o).

Хребет SP3-4_W_RI на всем своем протяжении практически лишен осадочного чехла (рис. 7) и состоит из двух различно построенных частей. Западная, примерно до долготы 25^o55 з.д., имеет сравнительно выровненную вершинную поверхность с глубинами до 2600 м. В среднем абсолютная высота хребта составляет 1500 м и уклоны поверхности склонов изменяются от 3 до 10^o, однако местами этот параметр увеличивается до 15 ^o или даже до 30 ^o (рис. 6). В наиболее приподнятой части хребта прослеживается зона горизонтальных площадок с углами от 1,5 до 3^o, которая может быть интерпретирована как зона нарушений. В плане она имеет эшелонированный характер со смещениями в 3-4 км. К этим зонам приурочены уступы северо-западного простирания, что позволяет предполагать существование разломных зон соответствующего простирания, видимо, сдвигового характера. Хребет имеет склоны в среднем от 3 до 12^o. Крутизна склонов не зависит от расположения хребта по отношению к активным или пассивным частям трансформных разломов. Как на северном, так и на южном склонах расположены площадки с субгоризонтальными поверхностями, разделенными крутыми уступами (12-15^o). Протяженность некоторых превышает 15 км, при ширине до 3 км. К сожалению, район не был опробован драгировками, и в настоящий момент невозможно сопоставить зависимость крутизны склонов от вещественного состава пород. Описанная часть хребта наиболее сейсмична.

Восточная часть хребта имеет существенно иное строение. Ее глубина составляет в среднем 3500 м. На этом фоне здесь располагаются многочисленные горы (относительной высотой более 1000 м) и холмы (200-400 м) различной ориентировки. Рельеф напоминает области развития серпентинитового меланжа на суше. Здесь были получены две успешные драгировки (рис. 11) и проведены погружения подводной лодки. Драгировка во время 7-го рейса НИС "Академик Николай Страхов" (S0732D) принесла серпентинизированные гарцбургиты и измененные базальты, во время 22-го рейса (S2227D) - талькиты, перидотиты и габбро. Погружения в районе нодальной впадины показали, что здесь развит широкий спектр пород от базальтов до серпентинизированных гипербазитов (персональное сообщение Р. Экиньяна). Эта область асейсмична. Таким образом, комплексное сопоставление различных данных показывает, что межразломный хребет по своему простиранию имеет существенно разное строение, что может свидетельствовать о принципиальных изменениях геодинамики всего региона во времени.

Рифтовая зона SP3-4_RI (25^o25 з.д.) представляет собой узкое (местами до 2 км) и короткое (10-12 км) ущелье с симметричными склонами, вдоль оси которого протягивается полоса плоскодонных впадин. Углы наклонов склонов рифтовой долины составляют 5-8^o, однако по мере удаления от оси становятся круче - местами до 30^o. Внутри рифтовой долины были проведены драгировки и погружения французского подводного аппарата, которые показали широкое развитие базальтов со свежими стеклами (персональное сообщение Р. Экиньяна). Стенки слагаются широким спектром пород океанической коры с большим количеством в разной степени серпентинизированных ультрабазитов. На севере рифтовое ущелье переходит в обширную нодальную впадину, крутизна склонов которой составляет 12-15^o, однако здесь имеются как участки с более крутыми углами, так и субгоризонтальные площадки (например, на северном склоне). Впадина имеет треугольную форму и вытянута вдоль разлома SP3. К юго-востоку нодальная впадина отсутствует, но небольшая, заполненная осадками депрессия лежит у юго-западного окончания рифта. На продолжении рифтовой долины находится уступ высотой 100-150 м. Он протягивается через разлом SP3 и продолжается искривленной узкой долиной. В месте пересечения располагается небольшое углубление. Несколько южнее обращает на себя внимание крупная гора с плоской вершиной, которая имеет пологий северо-западный склон и крутые склоны у вершины. Здесь была проведена драгировка с судна "Роберт Конрад" [ Schilling et al., 1995], которая принесла базальты со свежими стеклами. Общий вид горы и поднятые породы позволяют предполагать, что практически на продолжении рифтовой зоны SP2-3_RI расположено крупное вулканическое сооружение. Этому предположению не противоречат крупные положительные аномалии Буге (рис. 9б).

Хребет SP3-4_E_RI на всем своем протяжении почти не покрыт осадочным чехлом (рис. 7). Непосредственно восточнее рифтовой долины SP2-3_RI он представляет массив со столообразной вершинной поверхностью, строение которой осложняется несколькими холмами и понижениями дна. Хребет имеет склоны в среднем от 3 до 12^o, однако местами этот параметр увеличивается до 15^o, а в отдельных местах до 30^o.

Трог SP4 представляет собой депрессию акустического фундамента, которая западнее рифтовой долины заполнена осадочным чехлом с мощностью до 400-500 м (в самой западной части - до 800 м). Дно трога расположено в среднем на глубине 4000 м. Батиметрическая карта с сечением рельефа 10 м показывает, что на дне чередуются вытянутые, нередко изогнутые в плане впадины, разделенные порогами или уступами в рельефе. Глубина в отдельных впадинах может возрастать до 4100-4150 м. В троге располагается также несколько холмов изометричной формы. Из них два, наиболее выраженных, имеют разное строение. Один представляет собой конусообразное образование с превышением около 100 м, другой - двухвершинное сооружение на едином цоколе. Общая высота более 200 м. Углы наклонов склонов достигают иногда 10^o. Характерно, что как и в разломе SP4 отчетливо выделяется несколько порогов, которые полностью перегораживают желоб (рис. 5). Их абсолютная высота достигает 100 м. Восточная часть трога, совпадающая с активной частью разлома, представляет собой желоб с крутыми склонами (до 45^o). Здесь осадочный чехол практически не отмечен.

Рифтовая зона SP4-5_RI (25^o з.д.) имеет протяженность в пределах изученной территории - 34 км и ширину в северной части около 4 км. Дно расположено на глубинах 4050-4100 м. Вдоль оси рифта располагаются впадины с дном, уклоны которого составляют от 0 до 3^o. В южном направлении, после уступа, происходит резкое расширение рифтовой долины до 13 км. Для южного сегмента характерен сложный рельеф - здесь расположен ряд поднятий, вытянутых в субмеридиональном направлении. Они имеют в плане сложную конфигурацию и горизонтальные вершинные поверхности. В районе порога, наклоны которого достигают 15^o, находится изометричное поднятие, с диаметром основания порядка 3-х км и высотой около 300 м, которое представляет собой, вероятнее всего, вулканическое сооружение центрального типа. Оно имеет склоны с углами 12-15^o и плоскую вершину.

Помимо основных описанных структур в пределах полигона устанавливаются северная и южная границы разломов. Они захвачены съемкой фрагментарно. Наиболее южный трог представляет собой депрессию акустического фундамента, которая заполнена осадочным чехлом с мощностью до 400-500 м. Дно трога расположено на глубине 4000 м. Батиметрическая карта с сечением рельефа 10 м показывает, что оно представляет собой чередование вытянутых, нередко изогнутых в плане впадин, разделенных порогами или уступами, здесь же располагается несколько холмов изометричной формы. Судя по спутниковой альтиметрии (рис. 9а), они представляют собой сложно построенные участки дна. В рельефе южная граница представляет собой приподнятое "плато" с крутыми склонами, осложненным рядом долин субмеридионального простирания. На севере развиты крупные горы или хребты с чрезвычайно крутыми склонами. Гора Белоусова (северо-восточная часть полигона) представлена отрицательной аномалией, что свидетельствует о низкой плотности слагающих ее пород. Это говорит о том, что она может быть сложена либо серпентинизированными массами, либо пористыми (следовательно, малоплотными) вулканитами. Это предположение подтверждается драгировками с НИС "Академик Борис Петров" (BP1701-BP170)3, которые подняли серпентинизированные гипербазиты, брекчии и базальты. Гора представляет, по данным альтиметрии, собой наиболее западную часть протяженного хребта.

По самому северу разломной зоны протягивается зона интенсивного осадконакопления (SP1_FZ), которой соответствует субгоризонтальное дно. Под осадочным чехлом располагается глубокая депрессия в акустическом фундаменте с широким и плоским дном (рис. 8).