Southeastern Flank of Knipovich Ridge (Northern Atlantic): Basement Structure and Neotectonics from Geophysical Data and Experimental Modeling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Acoustic basement of the Knipovich Ridge southeastern flank was interpreted on the time-domain CDP seismic sections and calibration of Bouguer gravity anomalies to depth was done with construction of basement structural map for the area with an oceanic crust type. On this map, to the east from Knipovich Ridge, there is the longitudinal uplift, which is the northern continuation of the Senja fracture zone and interpreted as a transverse ridge on the transform fault board. This uplift is framed by linear clusters of the off-axis seismicity epicenters, indicating the activation of this area structures. The CDP seismic data above the identified uplift show deformations of the Pliocene‒Quaternary sedimentary cover with reverse fault and shear kinematics. Physical modeling of structure formation in the area of the Knipovich Ridge clearly demonstrated the fe-atures of the main tectonic elements during oblique spreading. The result, especially close to reality, was obtained by conducting combined experiments with bending the weakened zone to large angles between the direction of stretching and perpendicular to the axis of the weakened zone. At the same time, the a-ppearance of typical accretion swells and nontransform axis displacements simulating the structures of the southeastern flank of the Knipovich Ridge is close to reality. The series of experiments conducted to study the possible formation of the spreading axis jump in an easterly direction to the continuation of the Senja fracture zone showed the fundamental possibility of this structure activation, which we consider as one of the reasons for the formation of features observed in geophysical data. The current position of the active zones of the region, seismicity, the structure of the basement and the structure of the sedimentary cover indicate a shift in the activity of the main tectonic elements in the east direction relative to the current position of the extension axis. The likely scenario for further development of the region will be the transformation of the Knipovich Ridge into one or the series of transform faults parallel to the western edge of the Barents Sea shelf and the series of short spreading segments between them.

About the authors

S. Yu. Sokolov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sysokolov@yandex.ru
Russia, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., bld. 7

G. D. Agranov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences; Earth Science Museum ‒ Moscow State University

Email: sysokolov@yandex.ru
Russia, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., bld. 7; Russia, 119991, Moscow, Leninsky Gory, bld. 1

S. I. Shkarubo

JSC “Marine Arctic Geological Expedition”

Email: sysokolov@yandex.ru
Russia, 183038, Murmansk, Sofia Perovskaya str., bld. 26

A. L. Grokholsky

Earth Science Museum ‒ Moscow State University

Email: sysokolov@yandex.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky Gory, bld. 1

References

  1. Бугрова Э.М., Гусев Е.А., Тверская Л.А. Олигоценовые породы хребта Книповича. ‒ В сб.: Геология морей и океанов.‒ Т. 1 ‒ Тез. докл. XIV Междунар. школы морской геол. ‒ М.: ГЕОС, 2001. С. 28–29.
  2. Верба В.В., Аветисов Г.П., Шолпо Л.Е., Степанова Т.В. Геодинамика и магнетизм базальтов подводного хребта Книповича (Норвежско-Гренландский бассейн) // Российский журнал наук о Земле. 2000. Т. 2. № 4. С. 3‒13.
  3. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П. Аналоговое моделирование структурообразующих деформаций литосферы в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов // Геотектоника. 2006. № 1. С. 76‒94.
  4. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П., Севинян К.Т., Галушкин Ю.И. Экспериментальное моделирование взаимодействия горячей точки и спредингового хребта (на примере Юго-восточного Индийского хребта) // Жизнь Земли. 2012. № 34. С. 24‒35.
  5. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П., Агранов Г.Д., Барановский М.С., Данилов Я.А., Доманская П.А., Максимова А.А., Макушкина А.И., Ращупкина А.О., Толстова А.И., Филаретова А.Н., Шепталина Ю.А., Щербакова Е.Л. Физическое моделирование структурообразующих деформаций в лаборатории экспериментальной геодинамики Музея Землеведения МГУ (к 40-летию создания лаборатории) // Жизнь Земли. 2020. Т.42. № 4. С. 485‒501. https://doi.org/10.29003/m1778.0514-7468.2020_42_4/ 485-501
  6. Гусев Е.А., Шкарубо С.И. Аномальное строение хребта Книповича // Российский журнал наук о Земле. 2001. Т. 3. № 2. С. 165‒182.
  7. Дубинин Е.П. Геодинамические обстановки образования микроконтинентов, погруженных плато и невулканических островов в пределах континентальных окраин // Океанология. 2018. Т. 58. № 3. С. 463–475.
  8. Зайончек А.В., Брекке Х., Соколов С.Ю., Мазарович А.О., Добролюбова К.О., Ефимов В.Н., Абрамова А.С., Зарайская Ю.А., Кохан А.В., Мороз Е.А., Пейве А.А., Чамов Н.П., Ямпольский К.П. Строение зоны перехода континент‒океан северо-западного обрамления Баренцева моря (по данным 24, 25 и 26 рейсов НИС “Академик Николай Страхов”, 2006‒2009 гг.). ‒ Т. 4. ‒ В кн.: Строение и история развития литосферы. Вклад России в Международный Полярный Год. ‒ М.: Paulsen, 2010. С. 111‒157.
  9. Зарайская Ю.А. Особенности сегментации и сейсмичности ультрамедленных срединно-океанических хребтов Книповича и Гаккеля // Геотектоника. 2017. № 2. С. 67‒80.
  10. Кохан А.В., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л., Абрамова А.С. Кинематика и особенности морфоструктурной сегментации хребта Книповича // Океанология. 2012. Т. 52. № 5. С. 744–756.
  11. Мазарович А.О. Тектоника и геоморфология Мирового океана: термины и определения с иллюстрациями. ‒ Отв. ред. Н.В. Межеловский ‒ М.: ГЕОКАРТ, ГЕОС, 2018. 440 с.
  12. Мазарович А.О., Мороз Е.А., Зарайская Ю.А. Опасность подводного оползня западнее архипелага Шпицберген // Литология и полезные ископаемые. 2018. № 4. С. 287–294.
  13. Пейве А.А., Чамов Н.П. Основные черты тектоники хребта Книповича (Северная Атлантика) и история его развития на неотектоническом этапе // Геотектоника. 2008. № 1. С. 38‒57.
  14. Сироткин A.H., Шарин В.В. Возраст проявлений четвертичного вулканизма в районе Бокк-фьорда (архипелаг Шпицберген) // Геоморфология. 2000. № 1. С. 95‒106.
  15. Соколов С.Ю. Тектоническая эволюция хребта Книповича по данным аномального магнитного поля // ДАН. 2011. Т. 437. № 3. С. 378–383.
  16. Соколов С.Ю., Абрамова А.С., Зарайская Ю.А., Мазарович А.О., Добролюбова К.О. Cовременная тектоническая обстановка северной части хребта Книповича, Атлантика // Геотектоника. 2014. № 3. С. 16–29. https://doi.org/10.7868/S0016853X14030060
  17. Соколов С.Ю., Зарайская Ю.А., Мазарович А.О., Ефимов В.Н., Соколов Н.С. Пространственная неустойчивость рифта в полиразломной трансформной системе Сан-Паулу, Атлантический океан // Геотектоника. 2016. № 3. С. 3–18.
  18. Соколов С.Ю., Абрамова А.С., Мороз Е.А., Зарайская Ю.А. Амплитуды дизъюнктивных нарушений флангов хребта Книповича (Северная Атлантика) как индикатор современной геодинамики региона // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 769–789. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0316
  19. Тевелев А.В. Сдвиговая тектоника. М.: МГУ, 2005. 254 с.
  20. Хуторской М.Д., Леонов Ю.Г., Ермаков А.В. и др. Аномальный тепловой поток и природа желобов в северной части Свальбардской плиты // ДАН. 2009. Т. 424. № 2. С. 318‒323.
  21. Шайхуллина А.А., Дубинин Е.П., Булычев А.А., Барановский М.С., Грохольский А.Л. Строение литосферы и условия формирования Чагос-Лаккадивского хребта (плотностное и физическое моделирование) // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2020. Т. 48. № 4. С. 36–48. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2020-4-48-36-48
  22. Шеменда А.И. Критерии подобия при механическом моделировании тектонических процессов // Геология и геофизика. 1983. № 10. С. 10–19.
  23. Шипилов Э.В. К тектоно-геодинамической эволюции континентальных окраин Арктики в эпохи молодого океанообразования // Геотектоника. 2004. № 5. С. 26‒52.
  24. Шкарубо С.И. Особенности спрединга в северной части Норвежско-Гренландского бассейна. ‒ В сб.: Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. ‒ Под ред. Аветисов Г.П., Погребицкий Ю.Е. ‒ Спб.: ВНИИОкеангеология, 1996. С. 101–114.
  25. Яковлев А.В., Бушенкова Н.А., Кулаков И.Ю., Добрецов Н.Л. Структура верхней мантии Арктического региона по данным региональной сейсмотомографии // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1261‒1272.
  26. Ямпольский К.П. Новые данные о строение хребта Книповича (Северная Атлантика) // Геотектоника. 2011. № 2. С. 17‒31.
  27. Antonovskaya G.N., Basakina I.M., Vaganova N.V., et al. Spatiotemporal relationship between Arctic Mid-Ocean Ridge system and intraplate seismicity of the European Arctic // Seismol. Res. Lett. 2021. Vol. 92. P. 2876–2890. https://doi.org/10.1785/0220210024
  28. Balmino G., Vales N., Bonvalot S., Briais A. Spherical harmonic modeling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies // J. Geodesy. 2012. Vol. 86. P. 499‒520. https://doi.org/10.1007/s00190-011-0533-4
  29. Crane K., Doss S., Vogt P., Sundvor E., Cherkashov I.P., Devorah J. The role of the Spitsbergen shear zone in determining morphology, sedimentation and evolution of the Knipovich Ridge // Marine Geophys. Res. Lett. 2001. Vol. 22. P. 153–205.
  30. Dumais M.-A., Gernigon L., Olesen O., Johansen S.E., Bronner M. New interpretation of the spreading evolution of the Knipovich Ridge derived from aeromagnetic data // Geophys. J. Int. 2021. Vol. 224. P. 1422–1428. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa527
  31. Faleide J.I., Tsikalas F., Breivik A.J., Mjelde R., Ritzmann O., Engen Ø., Wilson J., Eldholm O. Structure and evolution of the continental margin off Norway and the Barents Sea // Episodes. 2008. Vol. 31. No. 1. P. 82‒91. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2008/v31i1/012
  32. Gernigon L., Franke D., Geoffroy L., Schiffer C., Foulger G.R., Stoker M. Crustal fragmentation, magmatism, and the diachronous opening of the Norwegian‒Greenland Sea // Earth-Sci. Rev. 2019. Vol. 206. No. 7. P. 1‒37. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.011
  33. Mosar J., Eide E.A., Osmundsen P.T., et al. Greenland‒Norway separation: A geodynamic model for the North Atlantic // Norwegian J. Geol. 2002. Vol. 82. P. 281‒298.
  34. NORSAR Reviewed Regional Seismic Bulletin. 2012. http://www.norsardata.no/NDC/bulletins/regional/ (last accessed November 15, 2012).
  35. Olesen O.G., Gellein J., Habrekke H., et al. Magnetic Anomaly Map. ‒ Norway and adjacent ocean areas. ‒ Scale 1 : 3 000 000. ‒ Geological Survey of Norway, 1997. https://www.ngu.no/en/publikasjon/magnetic-anomaly-map-norway-and-adjacent-areas-scale-13-mill
  36. Sanfilippo A., Sokolov S.Yu., Salters V.J.M., Stracke A., Peyve A. Anciently depleted mantle at Knipovich Ridge? // Goldschmidt Conf. Abstr., Barcelona, August 2019. https://goldschmidt.info/2019/abstracts/abstractView?id=2019002003
  37. Sanfilippo A., Salters V.J.M., Sokolov S.Yu, Peyve A.A., Stracke A. Ancient refractory asthenosphere revealed by mantle re-melting at the Arctic Mid Atlantic Ridge // Earth Planet. Sci. Lett. 2021. Vol. 566. No. 116981. P. 1‒10. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116981
  38. Shemenda A.I., Grocholsky A.L. Physical modeling of slow seafloor spreading // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 9137‒9153.

Supplementary files


Copyright (c) 2023 С.Ю. Соколов, Г.Д. Агранов, С.И. Шкарубо, А.Л. Грохольский

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies