ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 5, с. 61-75
УДК 550.834+551.242(265)
ДЕФОРМАЦИИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ПЛИТЫ ТИХОГО ОКЕАНА
© 2013 г. В. Н. Патрикеев
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, г. Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1Б
Поступила в редакцию 05.03.2012 г.
По сейсмическим материалам, увязанным с данными глубоководного бурения, изучен характер и возраст деформаций осадочного чехла и базальтового фундамента Северо-Западной котловины Тихого океана. Показано, что деформации широко развиты не только на границе плиты — океаническом склоне желоба, но и внутри нее, особенно в районах крупных разломных зон Хоккайдо, Тус-карора, Сейсмиков и вала Хоккайдо. Наиболее интенсивное деформирование котловины происходило в плиоцене—плейстоцене. Обилие диапировых структур, связанных с пластичным серпентинитовым слоем в низах коры, позволяет предполагать здесь преимущественное развитие гравитационной тектоники.
Б01: 10.7868/80016853X13050044
ВВЕДЕНИЕ
Считается, что океанические плиты жесткие образования, испытывающие деформации только по своей периферии в результате взаимодействия плит. Их первичный рельеф формируется в момент образования в зонах спрединга и по мере движения к зонам субдукции сглаживается седиментацией. Расчлененность этого рельефа может увеличиваться в основном за счет вулканизма, особенно в районах горячих точек, а также в результате деформаций в зоне трансформных разломов. Согласно этим представлениям в рельефе базальтового фундамента океанических плит в настоящее время должны наблюдаться преимущественно древние, доседиментационные деформации, разновозрастные деформации в зонах трансформных разломов и подводные холмы и горы вулканического происхождения.
В настоящей работе рассматривается соответствие обширного экспериментального материала [4], полученного в Северо-Западной (СЗ) котловине Тихого океана между Курильским желобом и возвышенностью Шатского, этим представлениям. Для этого по сейсмическим материалам метода отраженных волн, увязанным с данными глубоководного бурения, рассмотрено строение выявленных ранее и установленных настоящими исследованиями в этом районе крупных разломов и разломных зон, проведена оценка интенсивности деформирования осадочного чехла и базальтового фундамента, характера деформаций и их возраста. При анализе возможной природы деформаций использовалась информация о сейсмичности [10] и особенностях строения и состава океанической коры данного региона [4], кото-
рые могут определять характер деформирования плиты.
На рассматриваемом участке СЗ котловины известны два крупных, протяженностью многие сотни километров разлома — Хоккайдо и Тускаро-ра [8, 9] или Нэкви [6, 7]. Не менее крупный разлом, названный разломом Сейсмиков, был установлен здесь по результатам сейсмических исследований, выполненных Институтом морской геологии и геофизики (ИМГиГ) ДВО РАН [4] (рис. 1).
ДЕФОРМАЦИИ В РАЗЛОМНЫХ ЗОНАХ
Разломная зона Хоккайдо прослеживается в восточном направлении от Курильского желоба чуть южнее каньона Буссоль практически до Императорского хребта. Она располагается в районе спокойного магнитного поля. Разломная зона разделяется на ветви (см. рис. 1). Направление отдельных ветвей близко простиранию расположенной южнее Япономорской системы линейных магнитных аномалий. Поэтому многими исследователями [9] эта зона рассматривалась как центр расширения, действовавшая в позднем мелу около 3 млн. лет. Другие, в связи с отсутствием признаков симметрии в структуре коры с разных сторон от разломной зоны по данным ГСЗ, не относили эту структуру к типу отмерших центров спрединга, а считали, что система трогов обязана разрывам в земной коре в процессе ее неравномерного движения к Курило-Камчатскому желобу [1].
Сейсмическими исследованиями ИМГиГ были выявлены основные черты строения разлом-ной зоны Хоккайдо. В ее пределах выделено два
участка: восточный до меридиана 159° в.д. и западный от этого меридиана до оси Курильского желоба. Восточный участок представляет собой разломную зону, состоящую из основного, наиболее глубокого грабена, расположенного в северной ее части, и примыкающей с юго-востока к нему системы более мелких разделенных валами грабенов (рис. 2). По профилям 1 и 2 (рис. 3) видно, что основной грабен представляет собой узкий, 5—10 км шириной, прогиб, базальтовый фундамент в котором погружается относительно бортов на глубину свыше 800 м. Примыкающая с юго-востока система грабенов и горстов образует южные ветви разломной зоны, в которых по мере удаления от основного грабена снижается контрастность рельефа меловой толщи — уменьшается глубина грабенов и высота горстов. Рассматриваемые структуры осложняются множеством холмов высотой 400—500 м. При движении с востока на запад в полосе долгот (162°—164° в.д.) изменяется направление структур разломной зоны с юго-западного на западное (см. рис. 2). Предполагается, что в этой полосе система грабенов и горстов разрывается разломом северо-западного направления, по которому происходит их относительное смещение на 40—50 км.
Западный участок разломной зоны Хоккайдо, располагающийся на одноименном валу и его склонах, является наиболее разветвленным (см. рис. 2). Он отделяется от восточного участка ко-ленообразным изгибом, вдоль которого располагается поперечный разлом, смещающий на 30— 40 км к северу ось основного грабена. Кроме основной ветви, характеризующейся северо-западным простиранием, разломная зона еще имеет, по крайней мере, три ветви, в каждой из которых наблюдаются коленообразные изгибы, связанные с поперечными сдвиговыми разломами, пережимы, обусловленные отдельными горами или холмами, расположенными в грабенах. Разные ветви имеют преимущественно северо-западное и юго-западное направления. В поперечном сечении они отличаются однотипным строением и как на профиле 3 (см. рис. 3), представляют собой грабены, обрамленные горстами.
Практически все структуры разломной зоны Хоккайдо облекаются позднекайнозойским осадочным чехлом без существенного изменения его мощности. Лишь на отдельных крутых уступах, высотой более 500 м, и вершинах узких горстов и холмов, мощность осадков за счет их оползания сокращается в 1.5—2 раза, а в основной впадине возрастает до 600—700 м. Такое залегание осадочного чехла свидетельствует о практически современном характере деформаций и позволяет достаточно уверенно судить об их типе. Так ни на одном сейсмическом разрезе не установлено фрагментов аккреционных призм, а вблизи уступов не наблюдается деформаций смятия осадков.
На основании этих данных предполагается, что грабены и горсты разломной зоны Хоккайдо формировались в обстановке растяжения.
По сейсмическим разрезам изучено изменение мощности разновозрастных толщ в различных структурных элементах разломной зоны Хоккайдо, что позволило установить характер его развития во времени и пространстве. Разломная зона начала формироваться в раннем мелу на территории вала Хоккайдо, который возник существенно позднее, в виде грабенов глубиной до 200 м, на что указывают увеличенные мощности нижнемеловой толщи в основном (наиболее глубоком) грабене. Следов своей активности в структуре осадочного чехла в позднемеловое, палеогеновое и раннемиоценовое время разлом не оставил, поскольку осадки данного диапазона времени отсутствуют, либо их мощность не превышает первые десятки метров. Это время для данной территории характеризуется выровненным рельефом поверхности, так как перекрывающие его осадки практически не изменяют здесь свою мощность. Со среднего миоцена в западной части разломной зоны начинается формирование основного грабена, на что указывают увеличенные относительно его бортов мощности осадков данного времени. В верхнем миоцене эти деформации продолжаются и охватывают районы восточнее вала Хоккайдо, однако их интенсивность невысокая, поскольку образовавшаяся впадина успевает компенсироваться осадконакоплением. В плиоцене область деформирования существенно расширяется. Начинает формироваться система узких прогибов, валов и холмов. Разлом продолжает развиваться в северо-восточном направлении, а за счет боковых ветвей — в юго-западном. Однако незначительная вариация мощности плиоценовых осадков на сейсмических разрезах, указывает, что амплитуда движений не превышает несколько десятков метров, за исключением некоторых холмов, где она достигает 500 м. Следует отметить, что все холмы в тектоническом плане представляют собой куполовидные структуры, поскольку они облекаются осадками, часто с утонением к своду, либо имеют на своих вершинах осадочные шапки. В конце плиоцена и плейстоцене интенсивность деформаций в разломной зоне Хоккайдо резко возрасла. Амплитуды движений увеличились на порядок и стали составлять сотни метров. При таких скоростях деформирования здесь стал формироваться контрастный рельеф дна. Впадины не успевали компенсироваться осадконакоплением, на крутых склонах стал обнажаться базальтовый фундамент, во впадинах появилось множество оползневых тел, характеризуемых на сейсмических разрезах нарушенной слоистостью. Продолжился рост множества куполов до 1000 и более метров высотой.
4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2
Н, км 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Рис. 3. Фрагменты сейсмических разрезов в районе разлома Хоккайдо (положение разрезов на рис. 1) 1 — кремнисто-глинистый слой нижнего мела; 2 — карбонатный слой нижнего мела; 3 — базальтовый фундамент. Пунктирная линия — кровля немых, пестрых глин
Разлом Тускарора (Нэкви). Вдоль этого разлома установлено смещение линейных аномалий магнитного поля [8], что позволяет рассматривать его как трансформный. В рельефе кровли меловой толщи это уступ высотой 400—800 м с приподнятым северо-восточным крылом (рис. 4). В поперечном сечении данное крыло имеет крутой юго-западный борт и пологий северо-восточный
(профили 4, 5 на рис. 5). В основании уступа располагается частично компенсированная плейстоценовыми осадками долина глубиной до 300 м. С юго-запада и северо-востока от нее залегают обширные осадочные тела (намывные дамбы) мощностью более 400 м, сложенные позднекайнозой-скими отложениями с высокой акустической дифференциацие
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.