УДК 551.242.3
КАЙНОЗОЙСКАЯ ГЕОДИНАМИКА БЕРИНГОВОМОРСКОГО РЕГИОНА
© 2012 г. В. Д. Чехович1, А. Н. Сухов1, О. Г. Шеремет1, М. В. Кононов2
1 Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 2 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 119851, Москва, Нахимовский просп., д. 36
Поступила в редакцию 18.03.2011 г.
В раннекайнозойское время на этапе до заложения Алеутской зоны субдукции (до 50—47 млн. лет тому назад) северо-западная (Азиатская) и северо-восточная (Североамериканская) части континентального обрамления Пацифики были активными окраинами. В северо-западной части сохранялась островодужная ситуация, возникшая с коньякского века, с нормальным латеральным рядом структур: континент — окраинное море — островная дуга — океан. В северо-восточной части также еще с позднего мела продолжалось поглощение океанической коры под южным краем Берингов-ского континентального шельфа с формированием надсубдукционного вулканического пояса. Вероятно, северо-западную и северо-восточную части Палеопацифики разделяло продолжение трансформного разлома Кула-Пацифик. Изменение движения океанических плит Пацифики с се-веро-северо-западного на северо-западное, произошедшее в среднем эоцене (50—47 млн. лет), явилось причиной заложения Алеутской зоны субдукции и коррелятивно связанной с ней Алеутской островной дуги. В области захваченной части Палеопацифики (протоБерингово море) продолжавшееся перемещение Северной Америки относительно Евразии привело в среднем—позднем эоцене к образованию внутренних структур окраинного моря — чешуйчато-надвигового сооружения хребта Ширшова и островной дуги хребта Бауэрса. Позднекайнозойское развитие оределялось субдукцией под камчатскую окраину и сближением с последней Кроноцкого террейна на юге, а севернее — аналогичным сближением с корякской окраиной Говенского террейна, в тылу которого раскрывался Командорский малый океанический бассейн. Приведены палеотектонические реконструкции на 68-60, 56-52, 50-38, 30-15 и 15-6 млн. лет.
ВВЕДЕНИЕ
Беринговоморский регион, история формирования которого охватывает всю кайнозойскую эру, представляет собой задуговой бассейн сложного строения, отделенный от Тихого океана Алеутской островной дугой. Он включает абиссальные котловины (Алеутскую, Командорскую и Бауэрса), разделяющие эти котловины асейсмич-ные подводные хребты (Ширшова и Бауэрса) и обширный континентальный шельф, соединяющий Азиатский и Северо-Американский континенты. Несомненной принадлежностью этого региона являются также континентальные аккреционно-коллизионные орогены Северной Камчатки и Корякского нагорья [23, 24]. Ключевыми структурами при расшифровке кайнозойской геодинамики Беринговоморского региона являются подводный хребет Ширшова и Алеутская островная дуга [41, 67, 74]. В последние годы получены новые данные как по возрасту и составу вулканитов Алеутской дуги, так и по геодинамике этой структуры, что во многом меняет сложившиеся представления [37, 54]. Природа хребта Ширшова до последнего времени оставалась дискуссионной, поскольку не был известен возраст пород фундамента хребта. Выдвигались различные предположения относительно происхождения хребта, и основанные на них геодинамические
реконструкции для всего Беринговоморья. Авторы впервые получили результаты определения возраста магматических цирконов, выделенных из образцов амфиболитизированных габбро, которые были подняты при драгировании западных коренных уступов в северной части хребта Ширшова в 29 рейсе НИС "Дмитрий Менделеев" [5]. Эти основополагающие данные, а также синтез материалов по Алеутской дуге и оригинальных материалов авторов по Камчатско-Корякскому складчатому обрамлению, дают возможность на новом уровне реконструировать кайнозойскую геодинамику региона.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОЛОГИИ БЕРИНГОВА МОРЯ
Внутренние структуры акватории Берингова моря - абиссальные котловины и разделяющие их подводные хребты, так же как ограничивающая это окраинное море Алеутская островная дуга, изучались, начиная с середины прошлого века, и продолжают исследоваться по настоящий день (рис. 1). Ниже очень кратко охарактеризовано их геологическое строение и обсуждены как геолого-геофизические данные, так и опубликованные различными исследователями геодинамические интерпретации.
1
8
/У
М12М11 _
а б
I б
О
12 а б 13
7 14
5
Рис. 1. Обзорная карта Беринговоморского региона и основные геолого-геофизические данные по Берингову морю 1 — граница Тихоокеанской плиты: зоны субдукции (а) и трансформный разлом (б); 2 — разломы (а) и сдвиги (б), в том числе предположительно трансформные в Командорской океанической котловине; 3 — сбросы на западном склоне подводного хребта Ширшова; 4 — линейные магнитные аномалии в Алеутской котловине; 5 — спрединговые центры в Командорской котловине; 6 — вулкан Пийпа; 7—10 — осадочные бассейны в пределах Беринговского шельфа с мощностями чехла от среднеэоценового несогласия: 7 — 1—3 км; 8 — 3—6 км; 9 — 6—9 км; 10 — 9—12 км; 11 — районы драгирования: в пределах хребта Ширшова (а), в пределах континентального склона Беринговского шельфа (б); 12 — зона положительных магнитных аномалий (200—500 СИ); 13 — скважины в пределах акватории: глубоководного бурения (а) и параметрические (б); 14 — положение сейсмического профиля по [55]. Прямоугольники показывают границы рисунков 2 и 9
Наиболее крупная Алеутская котловина характеризуется сплошным развитием осадочного чехла, мощность которого в центральных частях котловины достигает 4 км и увеличивается к ее бортам, особенно к краю Корякского (более 9 км) и Беринговского шельфов (местами до 6 км) и также в районе северо-восточного подножья хребта Бауэрс [41, 63]. Мощность земной коры в пределах котловины составляет 14—16 км, что на 2—3 км больше, нежели мощность коры в Коман-
дорской котловине и в Тихом океане непосредственно южнее Алеутской дуги [41]. Меридионально вытянутые магнитные аномалии рассматриваются как раннемеловые (М1—М13) [40]. В центральной части Алеутской котловины на основании геофизических данных установлено вытянутое в ЮЗ—СВ направлении погребенное под осадками поднятие Витус. Предполагается, что это поднятие могло представлять собой зону растяжения (возможно центр спрединга), заложившуюся в
168° 172° 176° 180°
60°
\\\лп
V V V V < у V V V V У V V у
NN V4
ч
75
100 130
90 150
500-
¿Р £
^ #
180
2
220
1
м. Наварин
Л
иеу1С«л 0 50 100 150
км
л_I_I_I
а б
ч\Ч 1 ..... 2 3 V V V V 4 т в 5 а бв 6 , 2 7 У'
Рис. 2. Профили расчета аномалий D-функции через осадочный бассейн на севере Алеутской котловины 1 — среднемеловая аккреционно-коллизионная система; 2 — верхнемеловой—палеоценовый укэлаятский флиш; 3 — Олюторский островодужный террейн; 4 — верхнемиоцен-плиоценовые вулканогенные образования; 5 — мощности осадочного чехла в пределах бассейна: а — более 9 км, б — более 8 км, в — более 7 км; 6 — границы между геологическими комплексами на суше (а), разломы в фундаменте Алеутской котловины и континентального склона по результатам анализа аномалий D-функции (б), надвиговая граница Олюторского островодужного террейна (в); 7 — профили расчета аномалий и точки установленных аномалий по профилям; 8 — линия разреза (рис. 4)
раннем палеогене и связанную с мощными левос-двиговыми движениями при ранних этапах формирования Беринговоморских структур [42] (см. рис. 1). Тепловой поток в центральной и юго-восточной частях котловины (от 53 до 62 мВт/м2) несколько более высокий, нежели это предполагается для ран-немеловой коры, и по расчетам должен соответствовать позднемеловой океанической коре [7, 56]. Однако в самой северной ее части значения теплового потока заметно ниже — 47—53 мВт/м2. Пересчет значений теплового потока над поднятием Ви-тус показывает, что эта структура была активной в среднем эоцене (44 млн. лет) [56].
Северная часть днища котловины отражается в гравитационном поле широкой (в среднем 120 км) зоной положительных аномалий силы тяжести, которая отражает существование крупного прогиба, выполненного осадками мощностью более 9 (до 12?) км, что подтверждается данными сейсмических исследований [41, 63]. Для выяснения природы прогиба фундамента на севере Алеутской котловины использованы современные гравиметрическая и магнитная карты масштаба
1 : 2500000 [12, 15], которые позволяют провести интерпретацию гравитационных и магнитных данных (аномалий силы тяжести в редукции Фая и приращения модуля полного вектора напряженности магнитного поля Земли) с помощью разработанного метода их совместного анализа [18, 35, 70]. Он основан на вычислении нелинейного коэффициента связи, называемого Э-функ-цией, на уровнях верхнего полупространства. В отличие от исходных полей Э-функция достигает экстремальных величин на этих уровнях. В частности, по ее максимальным значениям выделяются разломы и разломные зоны в коре и верхах мантии, связанные в основном с плотностными неоднородностями, которые не обнаруживаются по отдельно взятым гравитационному и магнитному полям. Рассчитаны аномалии Э-функции по трем профилям (рис. 2). Корреляция полученных данных показывает, что на каждом из них имеются по три точки с аномалиями Э-функции (рис. 3), соединение которых отвечает существующим в пределах прогиба трем субпараллельным разломам в фундаменте (см. рис. 2). К сожалению, российские нефтяные компании, проводя-
Рис. 3. Изображения аномалий Э-функции на уровнях верхнего полупространства по профилям, отражающие положение разломов в фундаменте. Горизонтальная плоскость — расстояния от береговой линии в км, по вертикали — положение экстремумов Э-функции в единицах СИ
щие работы в пределах корякского шельфа и континентального склона, не дают никакой информации о мощностях чехла в пределах континентального склона, в связи с чем, в северной части приводимого разреза положение границы между осадочным чехлом и фундаментом неизвестно (рис. 4).
Котловина Бауэрса отгорожена от Алеутской дугообразным подводным хребтом Бауэрса, кото-
С
А Корякия
3 5 7 9 11 13 15
17 19 21 23 25 27
Алеутская Б^
50 100 150 200 км котловина
0 а « о > л е» О
'Л L L . L L
L L
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.