Presentazione del sistema deposizionale delle contouriti nella zona di frattura di Vema (Atlantico centrale)

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13834 (2023) Citare questo articolo

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Una combinazione di un elevato apporto di sedimenti e di intense correnti di fondo spesso porta alla formazione di contouriti (sedimenti depositati o significativamente rielaborati dalle correnti di fondo). Entrambe queste componenti sono presenti nella valle della Vema Fracture Zone che costituisce il passaggio più importante per la distribuzione delle acque inferiori dell'Antartide da ovest a nord-est dell'Atlantico. Tuttavia, in più di mezzo secolo di ricerca, in questa regione non sono stati trovati cumuli, fossati o canali di contourite. Il paradigma di sedimentazione prevalente postula che le correnti di torbidità abbiano prevalentemente governato la sedimentazione in questa regione durante il Pleistocene. Questo lavoro descrive il primo esempio di sistema deposizionale di contourite identificato nella zona di frattura di Vema. La scoperta è stata fatta attraverso una dettagliata profilazione del sottofondo ad alta risoluzione, nonché tramite modelli numerici e misurazioni dirette delle velocità della corrente sul fondo. Tali sistemi sono eccezionalmente rari nelle zone di frattura. Questo studio evidenzia l'importanza di ulteriori ricerche sulle contouriti lungo la zona di frattura di Vema basate su concetti moderni di contourite e sistemi deposizionali misti. Il lavoro sottolinea inoltre la necessità di rivalutare l'impatto delle correnti di fondo sulla sedimentazione in questa regione, e in particolare nei segmenti stretti della valle della zona di frattura.

I depositi di contourite nei regni abissali dell'Atlantico servono da documentazione dell'attività delle acque profonde del Nord Atlantico (NADW) e delle acque inferiori dell'Antartico (AABW)1,2 che sono parti importanti del ribaltamento meridionale dell'Atlantico. L'AABW è distribuito nell'Atlantico attraverso una serie di passaggi di acque profonde (ad esempio, Vema Channel, Kane Gap, Discovery Gap, Romanche Fracture Zone). I sistemi di deposizione delle contouriti (CDS) relativi a questi passaggi oceanici sono fondamentali per studiare la storia dell'attività degli AABW e il suo impatto sulla sedimentazione1,3,4,5,6,7 (su una scala di centinaia di migliaia e milioni di anni) . Una famiglia di zone di frattura a lungo offset (FZ) è una caratteristica distintiva della morfologia dell'Atlantico centrale8,9. Sono stati ereditati dalla disgregazione iniziale dell'Atlantico e fungono da vie cruciali per la propagazione degli AABW dalla parte occidentale a quella orientale dell'oceano10. Tuttavia, questa regione è ancora praticamente un punto vuoto nei moderni database di distribuzione dei CDS11,12,13. Un raro esempio di studio specifico incentrato sulle contouriti all'interno delle zone di frattura dell'Atlantico centrale è il lavoro di Westall et al.14 che descrive le onde di sedimenti sul fianco della dorsale trasversale settentrionale che confina con la Romanche FZ.

La Vema FZ è una delle zone di frattura più importanti della regione. Svolge un ruolo cruciale nella propagazione dell'AABW dall'Atlantico occidentale a quello nord-orientale. Il trasporto AABW supera il trasporto osservato in qualsiasi altra zona di frattura dell'Atlantico centrale15,16,17,18,19,20. Nonostante l'intenso flusso netto di AABW attraverso la FZ e l'elevato apporto di sedimenti21,22,23,24, nell'area sono state documentate poche caratteristiche di contourite. Heezen et al.21 hanno rivelato increspature, segni di abrasione e di vagliatura sulle fotografie del fondo della valle della zona di frattura. Kastens et al.25 hanno riferito sui corpi sedimentari sinusoidali distribuiti all'interno e vicino alla Zona di Deformazione di Trasformazione Principale nella parte orientale della valle di trasformazione attiva. La copertura sedimentaria in questa zona è soggetta a significative deformazioni post-depositative25. Tuttavia, gli autori hanno preferito l'ipotesi deposizionale (non tettonica) per la formazione di queste strutture e le hanno interpretate come onde di sedimenti sepolte.

Studi attivi sulla copertura sedimentaria all'interno della Vema FZ hanno avuto luogo durante il dominio del paradigma della torbidite22,25,26,27,28, che divenne il paradigma principale per la sedimentazione delle acque profonde nella regione. È ampiamente accettato che la sedimentazione all'interno della valle Vema FZ sia stata controllata principalmente da flussi gravitazionali provenienti dalla scarpata continentale sudamericana (almeno durante il Pleistocene)21,27,29. Questa conclusione si basa in gran parte su studi focalizzati sulla parte attiva della zona di frattura tra le due intersezioni di trasformazione della cresta (RTI)21,22,25,26,27,30. Questo lavoro esplora un settore poco studiato della Vema FZ situato a est della RTI orientale. Riferisce la scoperta di un sistema deposizionale comprendente fossati e cumuli all'interno della valle della zona di frattura. Ciò rappresenta un evento notevole e poco frequente nell'Oceano Atlantico (alcuni altri esempi sono descritti da Uenzelmann-Neben e Gohl31, Scrutton e Stow32), che è importante per un ulteriore sviluppo della classificazione della deriva delle contouriti e per ampliare la comprensione degli ambienti in cui si possono formare derive. Lo studio si basa sui risultati dell'analisi dei profili del sottofondo ad alta risoluzione e della modellazione numerica delle velocità della corrente del fondo effettuata per la prima volta nella parte indagata della zona di frattura. I risultati qui presentati consentono una nuova prospettiva sulla sedimentazione nell'area di studio, vista attraverso la lente dei moderni paradigmi concettuali per la contourite e i sistemi deposizionali misti (chiaramente riassunti da Hernández-Molina et al.33). Tuttavia, questo lavoro non nega il contributo significativo dei flussi di torbidità dal versante sudamericano al riempimento sedimentario della valle della zona di frattura.