научная статья по теме МОДЕЛЬ ОТКОЛА МАРВИН СПУРА ОТ ХРЕБТА ЛОМОНОСОВА В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ Геофизика

Текст научной статьи на тему «МОДЕЛЬ ОТКОЛА МАРВИН СПУРА ОТ ХРЕБТА ЛОМОНОСОВА В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 4, с. 530-537

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 551.465

МОДЕЛЬ ОТКОЛА МАРВИН СПУРА ОТ ХРЕБТА ЛОМОНОСОВА В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ

© 2014 г. Ал. А. Шрейдер

ООО "НИИгазэкономика", Москва e-mail: aschr@ocean.ru Поступила в редакцию 06. 09 . 2012 г., после доработки 13. 03. 2013 г.

Проведено восстановление осей зон откола периферических континентальных фрагментов хребта Ломоносова (Марвин Спура и локального блока хребта Альфа) от его основного тела в пригренланд-ской части котловины Макарова. Определены эйлеровы полюса и углы поворота, описывающие процесс откола. Выявлена разность глубин стыкуемых изобат в сотни метров. Это обстоятельство, скорее всего, отражает факт разномасштабного сползания по плоскости сквозьлитосферного разлома (и, тем самым, разномасштабного заглубления в процессе откола) периферических районов континентальной коры от основного тела хребта Ломоносова в соответствии с модифицированной схемой Б. Вер-нике, изложенной в настоящей работе. На основании проведенной реконструкции удается провести восстановление первичного рельефа дна перед отколом оползающих фрагментов хребта. Для случая пригренландской части хребта Ломоносова получено, что первоначально периферические участки возвышались над основной поверхностью хребта Ломоносова примерно на полкилометра и более.

DOI: 10.7868/S003015741404011X

ВВЕДЕНИЕ

Работы [8, 15, 19, 20, 22 и др.] свидетельствуют о том, что вопросы происхождения котловины Макарова играют ключевую роль в проблеме образования приполюсного района Северного Ледовитого (Арктического) океана. В формировании рассматриваемой области важная роль приписывается либо растяжению и утонению континентальной коры, либо активному спре-дингу, либо сочетанию обоих этих процессов [17— 20, 22 и др.]. В этой связи, ввиду отсутствия данных глубоководного бурения в котловине Макарова, в исследовании ее природы большое значение придается комплексной геолого-геофизической интерпретации данных о рельефе дна.

По наиболее современной версии базы данных о рельефе дна [27] котловина Макарова (рис. 1) вытянута вдоль амеразийского подножья хребта Ломоносова от континентального склона острова Элсмир до примерно 86° с.ш. в сторону сибирского шельфа. Максимальная глубина ее достигает 4 км. Длина в пределах изобаты 3 км составляет более 800 км, а ширина в ряде мест превышает 300 км. Наиболее широкая часть котловины Макарова расположена в приполюсном районе, примыкая к южной (более близкой к хребту Менделеева) части хребта Альфа. В сторону канадского и сибирского шельфов котловина суживается.

В районе нулевого меридиана от хребта Ломоносова в котловину отходит линейно выраженный отрог Марвин Спур шириной около 50 км, при глубине вершины около 2 км. Расстояние

между отрогом и хребтом постепенно увеличивается в сторону приполюсного района. Одновременно происходит заглубление вершины отрога так, что в рельефе дна он трансформируется в несколько подводных возвышенностей, а затем теряет свое морфологическое выражение и скрывается в осадках. Южнее Марвин Спура расположена та часть котловины Макарова, которая примыкает к хребту Альфа.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

В работе [13] была предложена компьютерная методика для наилучшего совмещения изобат, ограничивающих склоны континентов по краям Атлантического океана. Совмещение осуществлялось способом проб и ошибок, путем минимизации углового несогласия, измеряемого вдоль эйлеровых широт. Методика иллюстрировала принцип, согласно которому наилучшее совмещение может производиться для любых контуров, которые, как установлено или как предполагается, некогда составляли единый контур. Реализуя принцип наилучшего совмещения, удается добиваться воссоединения и восстановления первичной непрерывности любых контуров, включая изохронны, изобаты, изогипсы и др.

По данным электронного банка о батиметрии дна [27] построены профили в направлении, перпендикулярном простиранию склонов котловины Макарова с межпрофильным расстоянием 5—

150° з.д. 180°

120°

з.д

90°

150°

120°

90°

60° в.д.

60° з.д. 10 км

_I

Рис. 1. Батиметрия дна пригренландской части котловины Макарова по данным [27]. Изобаты в метрах. Показано положение конжугейтных точек 1— 4 и 11— 41 .

10 миль. Анализ полученных профилей склонов свидетельствует, что практически все они состоят из трех частей. Верхняя (мельче 2.5 км) и нижняя (глубже 3.9 км) части склонов характеризуются изменяющейся вдоль профиля крутизной. Центральная часть склонов, заключенная в интервале глубин 2.5—3.9 км, является наиболее крутой и обладает относительным постоянством наклона вдоль каждого индивидуального профиля.

Расстояние между проекциями изобат 2.5 и 3.9 км склона на дневную поверхность рассматривалось нами как рабочая база для вычисления индивидуального угла наклона (крутизны) склона вдоль каждого из профилей.

Осадконакопление в различных областях котловины Макарова приводило к заполнению их осадочными породами, сопровождавшемуся во времени выполаживанием (уменьшением угла наклона) склонов за счет облегания их осадками. Облегание происходит неравномерно во времени и пространстве. Неравномерность облегания связана как с распределением и перераспределением областей сноса, так и со сползанием, вследствие

нарушения устойчивости, части накапливаемых осадков вниз по склону. Неустойчивость осадков возникает за счет накопления критической массы, приводящей к превышению силы скольжения над силой трения (вдоль поверхности раздела внутри осадков или вдоль поверхности фундамента), удерживающего осадки от скольжения при той или иной крутизне склона.

Движение конкретных порций осадков происходит плавно или носит импульсный характер со средними скоростями от долей сантиметров до десятков километров в час. Важный вклад в подвижность осадочной массы на континентальном склоне вносит и крутизна подошвы движущейся массы. При малых углах наклона и при прочих равных условиях движение осадочной массы по склону будет проходить с весьма малыми скоростями.

Оценки показывают, что для преодоления силы сцепления между слоями осадков (в котловине Макарова это илы, глины, песчаники) и лавинообразного срыва их вниз по склону с развитием существенных (вплоть до многих десятков км/ч) скоростей соскальзывания при прочих равных

0

о

(a)

I_i_i

(б)

1 tf^

0 50 км

1_I_I

Рис. 2. Стыковка участков изобат (глубины в сотнях метров) встречных склонов (а) хребта Ломоносова (изобата 2.6 км — сплошная линия) и отрога Марвин Спур (изобата 2.9 км — точки), а также (б) отрога Марвин Спур (изобата 2.7 км — сплошная линия) и отрога хребта Альфа (изобата 2.9 км — точки). Положение точек 1, 2 на склоне хребта Ломоносова и 3, 4 на склоне отрога Мавин Спур то же, что и на рис. 1.

условиях наклон поверхности скольжения должен превышать 3° [2]. Среди причин, инициирующих соскальзывание осадков вниз по склону, важное место занимает воздействие на осадочную массу экзогенных (например, регулярные течения) и эндогенных (например, землетрясения) факторов.

Исходя из вышесказанного, в настоящей работе методика Е. Булларда впервые применяется для случая совмещения изобат склонов котловины Макарова Северного Ледовитого океана. Многочисленные опробования стыкуемости различных участков разных и одноименных изобат показало, что наиболее подходящими для целей палеогеодинамического анализа оказались участки изобат в интервале 2.4—3.5 км. Склон в этом интервале глубин является наиболее крутым (средний угол наклона поверхности склона превышает 15°) и, по приведенным выше сведениям о характере соскальзывания осадочной толщи,

обладающим наименьшей мощностью осадков (или даже полностью лишенный их).

Расчеты эйлеровых полюсов и углов поворота проводились по оригинальным программам Лаборатории геофизики и тектоники дна Мирового океана ИО РАН, инкорпорированным в программную среду Global Mapper [9—11] и принципы расчета по которым изложены в работе [3].

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

Между отрогом Марвин (Марвин Спур) и склоном хребта Ломоносова расположена клинообразная впадина шириной до 40 км и глубинами до 3 км (область между конжугейтными точками 1, 2 и 11, 21 на рис. 1). Если формирование впадины, в соответствии со схемой Вернике [24], связано с оползанием одного из блоков континентальной коры на амеразийской периферии хребта Ломоносова, то многочисленные опробования стыкуемости различных участков разных и одноименных изобат показали, что наиболее подходящими для целей палеогеодинамического анализа оказались участки изобат в интервале 2.6—2.9 км.

Согласно оценочным расчетам при положении эйлерова полюса конечного вращения в точке с координатами 88.42° с.ш. 82.43° з.д. удается севернее 85° на протяжении 50 км получить весьма хорошее совмещение изобаты 2.6 км в нижней части склона хребта Ломоносова (участок между точками 1—2 на рис. 1 и на рис. 2а) и изобаты 2.9 км отрога Марвин Спур (участок между точками 11—21). Угол поворота составил 3.9° ± 0.7°. При этом среднеквадратическое отклонение в расчетных точках совмещения составило ±5 км (7 точек совмещения).

Результаты этой реконструкция (рис. 3) позволяют видеть, что отдельные локальные поднятия дна котловины, иногда относимые к возможному продолжению под осадками Марвин Спура [15, 17 и др.], и оконтуренные изобатами 3 и 3.1 км, на протяжении 190 км хорошо совпадают и стыкуются по конфигурации с формой нижней части склона хребта Ломоносова. Данное обстоятельство служит дополнительным свидетельством надежности выполненной реконструкции.

Между отрогом Марвин (Марвин Спур) и склоном хребта Альфа расположена впадина шириной около 50 км и глубинами до 3.3 км (область между конжугейтными точками 3, 4 и 31, 41 на рис. 1). Если формирование впадины, в соответствии со схемой Б. Вернике [24], связано с оползанием одного из блоков континентальной коры на периферии хребта Альфа, то многочисленные опробования стыкуемости различных участков разных и одноименных изобат показали, что наиболее подходящими для целей палеогеодинамического анализа оказались участки изобат в интервале 2.7—2.9 км.

(а)

0 50 км

1_I

Рис. 3.

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.

Показать целиком