Geomorphology of the Puerto Rico Trench and Cayman Trough in the Context of the Geological Evolution of the Caribbean Sea
Geomorfologia Rowu Puerto Rico i Rowu Kajmańskiego w kontekście ewolucji geologicznej Morza Karaibskiego
Résumé
This paper concerns the Caribbean Sea submarine geomorphology and bathymetry and especially the Puerto Rico Trench and the Cayman Trough, using thematic mapping, geomorphological modelling and statistical analysis. The technical tools include Generic Mapping Tools (GMT) cartographic scripting toolset. The data include GEBCO digital bathymetric model in grid format, geopotential model of the Earth's gravity field EGM2008, marine free-air Faye gravity anomalies from a combined GEOS3/SEASAT/GEOSAT altimeter data set, sediment thickness from the GlobSed 5-arc-minute grid model and vector layers of GMT (coastlines, river network, borders). The cross-sectioning was done by the "grdtrack" module. Differences between the form of the Puerto Rico Trench and Cayman Trough presumably result from different structure and geological evolution. The geomorphology of the segment of the Puerto Rico Trench (67.5°W and 19.90°N to 64.1°W and 19.82°N) has a gentle curvature of the slope in plane (about 13° slope steepness). The slopes are steeper in the northern part (about 32°) but higher on the continental slope. The profiles of the Puerto Rico Trench are asymmetric due to the tectonic factors. The seabed of the Cayman Trough is fl at at the segment (80.0°W and 17.7°N to 78.5°W and 19.5°N). Its profile is asymmetric: northern part is steep (about 57°), southern part is about 16°. A very large negative Faye free-air gravity anomaly (up to-380 mGal) is seen in the Puerto Rico Trench, south of Cuba as well as in the northeastern part of the Cayman Trough. The tectonic plate subduction in the Lesser Antilles, Central America and seafloor spreading is reflected in the morphostructure in the Cayman Trough and Puerto Rico Trench. Modeled cross-sectioning profiles show differences both for the Trench and Trough. In contrast with the Puerto Rico Trench with distinct density peak (680 samples for depths-5,200 to-5,400 m), the Cayman Trough has a bimodal data distribution: two peaks correspond to the two intervals: 1)-3,250 m to-1,000 m; and 2)-5,250 to-3,500. The paper contributes to Caribbean Sea geological studies by using GMT for geomorphological modelling.
W artykule opisano badania wybranych elementów rzeźby dna Morza Karaibskiego na tle budowy geologicznej, tektoniki oraz wybranych właściwości pola geofizycznego wpływające- go na powstawanie rowów głębinowych. Analizę batymetrii wzdłuż Rowu Puerto Rico i Rowu Kajmańskiego wykonano z wykorzystaniem mapowania tematycznego, modelowania geomorfo- logicznego i analizy statystycznej. Wykorzystano zestaw narzędzi do tworzenia skryptów karto- graficznych w środowisku Generic Mapping Tools (GMT). Dane obejmują numeryczny model batymetryczny o strukturze GRID z bazy GEBCO, globalny model geopotencjału EGM2008, anomalie grawitacyjne z uwzględnieniem redukcji wolnopowietrznej (redukcja Faye’a) z połą- czonego zestawu danych altymetrycznych z misji GEOS3/SEASAT/GEOSAT, numeryczny model miąższości osadów o strukturze GRID i rozdzielczości 5 minut z programu GlobSed oraz warstwy wektorowe w formacie GMT (linie brzegowe, sieć rzeczna, granice). Przekrój został wykonany z wykorzystaniem modułu „grdtrack”. Wyniki pokazały różnice między strukturą Rowu Puerto Rico i Rowu Kajmańskiego, na które wpływ miała ewolucja geologiczna. Średnie nachylenie zbo- czy rowu Puerto Rico (67,5°W i 19,90°N do 64,1°W i 19,82°N) wynosi 13°. W części północnej zbocza są bardziej strome (32,09°), ale wyższe na zboczu kontynentalnym. Profile Rowu Puerto Rico są asymetryczne dla obu boków z powodu uskoków i ruchów tektonicznych płyty karaibskiej i płyty północnoamerykańskiej. Dno morskie Rowu Kajmańskiego jest płaskie w tym segmencie (80,0°W i 17,70°N do 78,5°W i 19,50°N). Jego profil jest asymetryczny: północna część jest stro- ma (57°), a południowa jest bardziej łagodna (16°). Bardzo duże ujemne anomalie grawitacyjne Faye’a na wolnym powietrzu (do –380 mGal) widoczne są w Rowie Puerto Rico, na południe od Kuby oraz w północno-wschodniej części Rowu Kajmańskiego. Subdukcja płyt tektonicznych w Małych Antylach, Ameryce Środkowej i na dnie morskim, obejmująca nieckę kajmańską, ko- reluje ze zmianami falowania geoidy wywołanymi właściwościami skał powodujących anomalie grawitacyjne. Analiza warunków topograficznych na przekroju podłużnym ujawnia różnice dla Rowu i niecki. W przeciwieństwie do Rowu Puerto Rico z wyraźnym pikiem gęstości (680 pró- bek dla głębokości od –5200 do –5400 m), Rów Kajmański ma bimodalny rozkład danych: dwa szczyty odpowiadają dwóm interwałom: 1) od –3250 m do –1000 m; 2) od –5250 m do –3500 m. Wnioski zawarte w artykule mogą przyczynić się do badań geologicznych Morza Karaibskiego z technicznym zastosowaniem GMT do modelowania geomorfologicznego.
Domaines
Informatique [cs] Intelligence artificielle [cs.AI] Géophysique [physics.geo-ph] Océanographie Minéralogie Tectonique Volcanologie Logiciel mathématique [cs.MS] Vision par ordinateur et reconnaissance de formes [cs.CV] Algorithme et structure de données [cs.DS] Synthèse d'image et réalité virtuelle [cs.GR] Interface homme-machine [cs.HC] Sciences de l'environnement Recherche d'information [cs.IR] Modélisation et simulation Apprentissage [cs.LG] Planète et Univers [physics] Océan, Atmosphère Sciences de la Terre Géologie appliquée Interfaces continentales, environnement Géomorphologie Géochimie
Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
