Application of density modeling to address the nature of the Bransfield Strait

Authors

  • Yu.V. Kozlenko Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine
  • M. V. Kozlenko Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i4.2011.116904

Abstract

In order to study deep structure of north-western borderland of the Antarctic Peninsula, taking into account two existing contradictory notions as to the reasons of appearance of rifto-genesis in the Bransfield Strait, according to seismic data, multi-variant two-dimensional density simulation has been conducted along the profile involving the structures from the oceanic block of the Drake Strait up to the continent. The results did not confirm the spreading-subduction nature of the West Antarctica. Therefore, the continental margin of the Antarctic Peninsula belongs the most probably to the passive type, and the Bransfield Strait is not a back from arch basin. It has been shown that typically oceanic crust of the Drake Strait is interchanged by two-layered sub-continental crust of the South Shetland islands. In the Bransfield Strait the rootage of the mantle matter into lower and medium part of the basement has been confirmed that together with subsidence of the bottom is typical for rift structures. Suggestion has been made as to existence of one more rifting center in the coastal part of the Bransfield platform. The depth of the mantle surface within the Antarctic Peninsula obtained according to calculations, testifies its continental structure.

References

Артюшков Е. В. Физическая тектоника. - Москва: Наука, 1993. - 456 с.

Атлас Мира. - Москва: Ультра ЭКСТЕНТ, 2007. - 248 с.

Бахмутов В. Г. Эволюция и геодинамика основных структур Западной Антарктики в мезо-кайнозое: современные представления // Український антарктичний журнал. - 2006. - № 4-5. - С. 52- 63.

Гордиенко В. В. Нормальные разрезы тектоносферы // Геофиз. журн. - 1986. - 8, № 2. - С. 42-46.

Дробышев Н. В., Железняк Л. К., Клевцов В. В., Конешов В. Н., Соловьев В. Н. Погрешность спутниковых определений силы тяжести на море // Физика Земли. - 2005. - № 6. - С. 42-54.

Козленко М. В., Козленко Ю. В. Плотностная характеристика мезокайнозойских отложений Гвинейского краевого плато в контексте гравитационного моделирования // Геофиз. журн. - 2006. - 28, № 4. - С. 102-108.

Козленко Ю. В. Оценка плотности осадочной толщи коры Атлантического океана и ее влияния на гравитационное поле // Геофиз. журн. - 1989. - 11, № 2. - С. 72-76.

Козленко Ю. В., Корчагин И. Н., Орлова М. И., Соловь ев В. Д., Якимчук Н. А., Якимчук Ю. Н. Методические особенности интерпретации морских магнитометрических и гравиметрических данных // Геология Черного и Азовского морей. - Киев: ОМГОР ННПМ НАНУ, 2000. - С. 185-201.

Литвин В. М. Морфоструктура дна океанов. - Ленинград: Недра, 1987. - 275 с.

Русаков О. М. Методика составления гравитационных моделей океанической тектоносферы // Геофиз. журн. - 1989. - 11, № 1. - С. 3-9.

Русаков О. М. Плотность слоев консолидированной коры океанического типа // Геофиз. журн. - 1985. - 7, № 4. - С. 71-80.

Русаков О. М. Уточненная кривая зависимости между плотностью и скоростью продольных волн консолидированной коры и кровли мантии океанических структур // Докл. АН УССР. Сер. Б. - 1984. - № 5. - С. 21-24.

Трипольский А. А., Шаров Н. В. Литосфера докембрийских щитов северного полушария Земли по сейсмическим данным. - Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2004. - 159 с.

Тулин В. А., Ильинский Д. А. О степени доверия к морским гравиметрическим картам, построенным по спутниковым данным // Седьмые геофиз. чтения им. В. В. Федынского. - Москва: ГЕОС, 2005. - С. 86.

Удинцев Г. Б., Шенке Г. В. Очерки геодинамики Западной Антарктики. - Москва: ГЕОС, 2004. - 132 с.

Удинцев Г. Б., Шенке Г. В., Шене Т., Береснев А. Ф., Ефимов П. Н., Кольцова А. В., Князев А. Б., Тетерин Д. Е., Куренцова Н. А., Булычев А. А., Гилод Д. А. Морфодинамика внедряющегося рифта пролива Брансфилд, Западная Антарктика // Докл. РАН. - 1999. - 368, № 2. - C. 259-263.

Чекунов А. В., Соллогуб В. Б. Соотношение границ и кинематики движения в тектоносфере // Докл. АН УССР. Сер. Б. - 1987. - № 8. - С. 27-29.

Acosta J., Herranz P., Sanz J. L., Uchupi E. Antarctic continental margin: geologic image of the Bransfield Trough, an incipient ocean basin // Geologic Evolution of the Atlantic Continental / Ed. C. W. Poag, P. C. de Graciansky. - New York: Rises Van Nostrand Reinh, 1992. - Р. 49-61.

Ashcroft W. A. Crustal structure of the South Shetland Islands and the Bransfield Strait // British Antarctic Survey Scientific Reports. - 1972. - № 66. - 43 р.

Barker D. H. N., Austin J. A. Tectonic evolution of the Bransfield Strait, Antarctica: intracrustal diapirism, distributed extension and stratigraphic response to marginal basin rift ing // Terra Antarctica. - 1994. - 1, № 1. - Р. 287-288.

Barker D. H. N., Christeson G. L., Austin J. A. jr., Dalziel I. W. D Backarc basin evolution and cordilleran orogenesis: Insights from new ocean-bottom seismograph refraction profiling in Bransfield Strait, Antarctica // Geology. - 2003. - 31, № 2. - Р. 107-110.

Barker P. F. The Antarctic Peninsula region: Tectonic and Sedimentary Environments // Terra Antarctica. - 1994. - 1, № 2. - P. 259-262.

Barker P. F. The Cenozoic subduclion history of the Pacific margin of the Antarctic Peninsula: ridge-crest interactions // J. Geol. Soc. - 1982. - № 139. - Р. 787-802.

Christensen N. I., Salisbury M. H. Structure and constitution of the lower oceanic crust // Rev. Geophys. Space Phys. - 1975. - 13, № 1. - P. 57-85.

Christeson G. L., Barker D. H. N., Austin J. A. Jr., Dalziel I. W. D. Deep crustal structure of Bransfield Strait: Initiation of a back arc basin by rift reactivation and propagation // J. Geophys. Res. - 2003. - 108, № В10. - Р. 2492-2512.

Galindo-Zaldívar J., Gamboa L., Maldonado A., Nakao S., Bochu Ya. Tectonic development of the Bransfield Basin and its prolongation to the South Scotia Ridge, northern Antarctic Peninsula // Marine Geology. - 2004. - 206, № 1-4. - P. 267-282.

Garret S. W., Storey B. C. Litospheric extension on the Antarctic Peninsula during Cenozoic subduction // Continental Extension Tectonics / Ed. M. P. Coward Devey, P. L. Hancock. - London: Special Publication of the Geological Society, 1987. - № 28. - Р. 419-431.

Garrett S.W. Interpretation of reconnaissance gravity and aeromagnetic surveys of the Antarctic Peninsula // J. Geophys. Res. - 1990. - 95, № B5. - Р. 6759-6777.

Grad M., Guterch A., Janik T. Seismic structure of the lithosphere across the zone of subducted Drake plate under the Antarctic plate, West Antarctica // Geophys. J. Intern. - 1993. - № 115. - Р. 586- 600.

Grecu R. Kh., Korchagin I. N., Kozlenko Yu. V. Comparison of shipboard gravity measurements and altimetry data along satellite tracks in Atlantic Ocean // 25 General Assembly of European Geophysical Society. Geophys. Res. Abstr. - 2000. - 2., SE30. - P. 22.

Guterch A., Grad M., Janik T., Sroda P. Polish Geodynamic Expedition - seismic structure of the West Antarctica // Pol. Polar Res. - 1998. - 19, № 1-2. - P. 113-123.

Henriet J. P., Meissner R., Miller H., the GRAPE team Active margin along the Antarctic Peninsula // Tectonophysics. - 1992. - № 201. - Р. 229-253.

Janik T. Seismic crustal structure of the Bransfield Strait, West Antarctica // Pol. Polar Res. - 1997. - 18, № 3-4. - Р. 171-225.

Janik T., Sroda P., Grad M., Guterch A. Moho depths along the Antarctic Peninsula and crustal structure across the landward projection of the Hero fracture zone // Antarctica: Contributions to global earth sciences / Ed. D. K. Futterer, D. Damaske, G. Kleinschmidt, H. Miller, F. Tessensohn. - Berlin: Springer-Verlag, 2006. - P. 229-236.

Keller L. A., Fisk M. R. Magmatism associated with the initial stages of backarc rifting, the Bransfield Strait, Antarctica // U.S. Antarctic J. - 1987. - № 21. - Р. 102-104.

Kim Y., Chung T. W., Nam S. H. Marine magnetic anomalies in Bransfield strait, Antarctica // Rec. Progress in Antarctic Earth Sci. / Ed. Y. Yoshida et al. - Tokyo: TERRAPUB, 1992. - P. 405-410.

Larter R. D., Barker P. F. Effects of Ridge Crest-Trench Interaction on Antarctic-Phoenix Spreading: Forces on a Young Subducting Plate // J. Geophys. Res. - 1991. - 96, № B12. - P. 19583-19607.

Lawver L. A., Keeler R. A., Fisk M. R., Strelin J. The Bransfield Strait, Antarctic peninsula: active extension behind a dead arc // Back-arc basins, tectonics and magmatism / Ed. B. Taylor. - New York: Plenum Publ. Corp., 1995. - Р. 315-342.

McAdoo D. C., Marks K. M. Gravity fields of the Southern Ocean from Geosat data // J. Geophys. Res. - 1992. - 97. - P. 3247-3260.

McCarron J. J., Larter R. D. Late Cretaceous to early Tertiary subduction history of the Antarctic Peninsula // J. Geol. Soc. London. - 1998. - № 155. - P. 255-268.

Mooney W. D., Laske G., Masters G. CRUST5.1: a global crustal model at 5 degrees by 5 degrees // J. Geophys. Res. - 1998. - 103. - Р. 727-747.

Renner R. G. B., Sturgeon L. J. S., Garret S. W. Reconnaissance Gravity and Aeromag netic Surveys of the Antarctic Peninsula // British Antarctic Survey Sci. Reports. - 1985. - № 110. - 54 р.

Sandwell D. T., Smith V. H. F. Marine gravity anomaly from Geosat and ERS-1 satellite altimetry // J. Geophys. Res. - 1997. - 102, № B5. - P. 10039-10054.

Stockmal G. S., Beaumont C., Boutilier R. Geodynamic Models of Convergent Margin Tectonics: Transition from Rifted Margin to Overthrust Belt and Consequences for Foreland-Basin Development // Amer. Assoc. Petrol. Geol. Bull. - 1986. - 70, № 2. - P. 181-190.

Vuan A., Robertson Maurice S. D., Wiens D. A., Panza G. F. Crustal and upper mantle S-wave velocity structure beneath the Bransfield Strait (West Antarctica) from regional surface wave tomography // Tectonophysics. - 2005. - 397. - Р. 241-259.

Whitmarsh R. B. Seismic refraction studies of the upper igneous crust in the north Atlantic and porosity for layer 2 // Earth and Planet. Sci. Lett. - 1977. - 37, № 2. - P. 451-464.

Yegorova T., Bakhmutov V., Gobarenko V., Lyashchuk A. New insight into the deep structure of Аntarctic peninsula continental margin by methods of 2d ravity/magnetic modelling and 3d seismic tomography // Укр. Антракт. журн. - 2009. - № 8. - С. 67-87.

Young Keun Jin, Larter R. D., Yeadong Kim, Sang Heon Nam, Kyu Jung Kim. Post-subduction margin structures along Boyd Strait, Antarctic Peninsula // Tectonophysics. - 2002. - 346, № 3-4. - P. 187-200.

Published

2011-08-01

How to Cite

Kozlenko, Y., & Kozlenko, M. V. (2011). Application of density modeling to address the nature of the Bransfield Strait. Geofizicheskiy Zhurnal, 33(4), 142–152. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i4.2011.116904

Issue

Section

Scientific Reports

Most read articles by the same author(s)