ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 5, с. 408-419
УДК 551
ПРОИСХОЖДЕНИЕ УНИКАЛЬНОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ АНОМАЛИИ В ЗОНЕ ПЕРЕХОДА ОТ КОНТИНЕНТА К ОКЕАНУ МЕЖДУ ШПИЦБЕРГЕНОМ И ХРЕБТОМ КНИПОВИЧА © 2015 г. Р. Б. Крапивнер, В. Ю. Абрамов
ЗАО Гидрогеологическая и геоэкологическая компания "ГИДЭК" 105203 Москва, ул. 15-ая Парковая, 10А; E-mail: Krapivner@hydec.ru Поступила в редакцию 23.09.2013 г.
Статья посвящена интерпретации опубликованных материалов по геохимической аномалии, обнаруженной в поровых водах мощной (около 1 км) толщи морских плиоцен-четвертичных отложений, вскрытых скважиной 986 рейса 162 Программы океанического бурения. Соленость поровых вод в керне этой скважины уменьшается вниз по разрезу и в его основании в 1.5 раза ниже, чем в кровле, где она близка к нормальной морской. Природа этой геохимической аномалии до сих пор остается невыясненной. Авторы рассматривают ее в рамках более общей проблемы происхождения инверсионных поровых и трещинных вод в осадочных образованиях. Обосновывается справедливость мнения гидрогеологов, связывающих аномально низкую минерализацию этих вод с поступлением в осадочный чехол высокотемпературных флюидов, насыщенных СО2, из магматических очагов в фундаменте. Этот вывод подтверждается распределением в керне скважины не только солености поровых вод, но также их щелочности, содержаний лития и отношения Na/Cl. Полученные результаты следует учитывать при определении природы хребта Книповича, а также типа и возраста земной коры в его окрестностях.
DOI: 10.7868/S0024497X15050055
Геохимическая аномалия обнаружена в керне скважины 986 рейса 162 Программы океанического бурения (ODP). Скважина глубиной 964.6 м была пробурена на подножье континентального склона Шпицбергена (77°20.408' с.ш., 9°04.654' в.д., глубина моря 2051.5 м) примерно посередине расстояния между бровкой Баренцевоморского шельфа и осью хребта Книповича (рис. 1). Район расположен в зоне перехода узкого северного "залива" океанической Лофотенской котловины к западному флангу Поморского прогиба, который заполнен палеоцен-миоценовыми отложениями, погребенными под комплексом проградационных плиоцен-четвертичных осадков континентального склона [Шипилов, 2005] — продуктами разрушения области нынешнего Баренцевоморского шельфа и Шпицбергена. На континентальном склоне и его подножье они образуют мощные (до 3—3.5 км) осадочные призмы, в плане объединяемые в систему слившихся конусов выноса, вершины которых приурочены к устьям поперечных по отношению к бровке шельфа желобов. Вскрытый на глубину 964.6 м осадочный чехол в верхней части представлен глинистыми, алеврито-глинисты-ми и песчано-алеврито-глинистыми осадками этого проградационного комплекса [Jansen et al., 1996; Forsberg et al., 1999]. Его подошва, фиксированная опорным для западной континентальной окраины Баренцева моря отражающим го-
ризонтом Я7 [Ба1е1ёе е! а1., 1996], пересечена скважиной на глубине 897.3 м (рис. 2, 3). Возраст отложений непосредственно над этой границей оценивается в 2.3—2.4 млн лет, а залегающих ниже хорошо сортированных алевритовых глин — более чем 2.58 млн лет, но в пределах палеомаг-нитного хрона Матуяма.
Поверхность акустического фундамента в районе обнаруженной аномалии представляет собой погребенный восточный склон его крупного выступа шириной ~20 км [Бо^зЬе^ е! а1., 1999], амплитудой ~2.5 с (время двойного пробега сейсмической волны) и высотой над дном котловины ~750 м. В точке бурения она расположена на глубине 1170 м, то есть на 206 м ниже забоя скважины (см. рис. 3) и считается продолжением поверхности океанического фундамента восточного склона срединно-океанического хребта Книповича [МуЬге, БЫИо1т, 1988]. По существующим представлениям приуроченная к нему ось спрединга проградировала с юга на север и лишь около 5 млн лет назад достигла положения, занимаемого северной оконечностью этого хребта [Шкарубо, 1996]. Вместе с тем, механизм формирования хребта Книповича не вполне ясен. Обладая многими характерными чертами срединно-океанических хребтов, он отличается от них некоторыми особенностями, к числу которых относятся неопределенность типа земной коры, отсутствие четких линей-
0° 10° 20° 30° 40°
82° -
80е
78°
76°
74°
72°
- 76°
74°
72°
70°
- 68°
\l V *3 ©6 % 7 g 8 ^9
Рис. 1. Схема геолого-геоморфологического положения района бурения скважины ОВР162-986, по [М0гк, Випкап, 1993] с дополнениями по [Пейве, 2009].
1 — оси срединно-океанических хребтов; 2 — главные разломы (С — Сенья, Гр — Гренландский, М — Моллой. Ш — Шпицбергенский, Х — Хорсунд, МС — Медвежинский желоб — мыс Серкапп); 3, 4 — зоны позднеплиоцен-четвертичной вулканической (3) и термальной (4) активности; 5 — скважина, вскрывшая позднеплиоценовые вулканогенно-осадочные отложения; 6 — скважина ОВР162-986; 7 — предполагаемые фрагменты континентальной коры, по [Пейве, 2009]; 8 — предполагаемый фрагмент континентальной коры в районе бурения скважины ОВР162-986; 9 — линия ближайшего к скважине ОВР162-986 регионального многоканального сейсмического профиля, приведенного на рис. 2. ГХ — хребет Гренландский, ХХ — хребет Ховгард, ПП — Поморский прогиб, ГШ — шельф Гренландии.
ных магнитных аномалий на его флангах, а также тектоническая сегментация, сходная с континентальной рифтовой, которые не укладываются в рамки представлений о типичных срединно-океа-нических хребтах [Гусев, Шкарубо, 2001; Пейве, Чамов, 2008; Пейве, 2009].
Вся вскрытая скважиной плиоцен-четвертичная толща формировалась в условиях нормальной морской солености [Jansen et al., 1996; Forsberg et al,, 1999]. Вместе с тем, соленость и состав по-ровых растворов плиоцен-четвертичных отложений, полученных путем отжима поровых вод при
с
Рис. 2. Линия регионального сейсмического профиля [РаЫ(!е е! а1., 1996], местоположение см. рис. 1. 1 — акустический фундамент, 2 — плиоцен-четвертичный проградационный комплекс осадков, 3 — Поморский прогиб. К3-К7 — опорные отражающие горизонты. ХК — хребет Книповича.
c
Рис. 3. Сейсмический разрез по линии, проходящей через пункт бурения скважины ОВР162-986 [БотвЬе^ е! а1., 1999]. Я4-Я7 — опорные отражающие горизонты в осадочном чехле, Ф — отражающий горизонт, фиксирующий поверхность акустического фундамента по [РаЫ(1е е! а1., 1996].
1 — предполагаемый разлом фундамента; 2 — границы области динамического влияния разлома в осадочном чехле.
высоких давлениях, являются резко аномальными. В разрезах многочисленных скважин, пробуренных в Северной Атлантике (рейсы 38, 104, 105, 151, 152, 162) и в других регионах Мирового океана аномалии подобного типа не обнаружены. Природа этого экзотического феномена в скважине ODP162-986 осталась невыясненной и потому не учитывается при расшифровке сложной тектоники региона, что определяет актуальность данной статьи.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Методика опробования и изучения химического состава поровых вод изложена в [Shipboard ..,1996]. Их соленость и состав приведены в таблице. Прежде всего отметим закономерное понижение
солености поровых вод от 34,0 г/дм3 в кровле плиоцен-четвертичной толщи (0—13.5 м) до 23— 25 г/дм3 в основании опробованного разреза (768—927 м). Если этот тренд продолжить до подошвы осадочного чехла (1170 м), то соленость поровых вод на ее уровне составит ~21.5 г/дм3. В интервале измерений в скважине она снизилась в полтора раза, что соответствует разбавлению пресной водой на 33%. Примерно в такой же пропорции уменьшилось содержание хлора. Значения №/С1 до глубины ~600 м близки к нормальным для морской воды (0.8—0.85), но ниже по разрезу возрастает до 0.88—0.93, достигая 1.03 на глубинах 847 и 927 м (рис. 4а). Это свидетельствует о дополнительном поступлении натрия в поро-вый раствор, поскольку при его разбавлении
Соленость и состав поровых вод плиоцен-четвертичных отложений в скважине ODP-162-986 [Jansen
et al., 1996]
Скважина № м Na (мМ) К (мМ) Li (мкМ) Mg (мМ) Ca (мМ) Sr (мкМ) С1 (мМ) so4 (мМ) nh4 (мкМ) Si (мкМ) ро4 (мкМ) pH Щелочность Соленость
986В 2.95 476 11.6 65 50.4 10.1 92 557 24.4 87 66 2.1 7.80 5.565 34.0
986С 7.45 480 11.5 42 46.3 8.2 87 560 18.4 424 189 2.1 7.67 8.474 34.0
13.45 481 11.2 28 40.1 4.9 85 557 3.0 890 281 46.0 7.80 16.755 34.0
22.95 474 10.6 19 39.0 3.8 82 565 0.0 1241 215 64.8 7.99 18.890 32.0
51.45 477 8.7 32 33.7 4.1 80 560 0.0 2604 278 62 7.86 12.310 32.0
86.55 458 7.3 46 28.8 5.0 83 556 0.4 3464 278 20.6 7.91 8.105 31.0
113.95 450 5.9 47 27.3 5.2 86 546 0.8 3614 155 17.5 8.11 6.60 31.0
131.24 453 5.4 50 26.3 5.3 85 546 0.6 3930 192 10.3 8.08 - 31.0
170.30 448 4.4 80 24.8 7.4 92 540 0.4 4159 215 15.8 8.11 6.750 30.5
199.20 454 4.3 108 22.7 8.2 94 546 0.6 4704 211 12.3 7.88 6.150 30.5
245.70 458 4.3 127 19.0 9.6 117 550 1.4 4819 202 7.8 7.89 4.755 30.0
266.50 458 3.2 121 17.5 10.7 126 547 1.0 5084 144 8.9 8.16 4.739 30.0
303.50 457 2.5 151 15.6 11.6 142 542 0.7 4181 142 9.2 8.11 5.019 29.5
338.69 451 2.8 203 14.1 13.5 153 539 0.4 3880 181 7.2 8.10 5.260 30.0
362.70 448 2.4 196 12.5 14.4 164 530 1.0 3844 163 7.8 - - 30.0
391.6 442 2.0 225 11.9 14.7 171 528 0.3 4131 98 8.1 8.26 4.188 28.5
986D 437.25 415 2.1 280 12.8 15.9 182 523 1.1 4229 68 1.9 8.49 3.195 30.0
528.15 389 1.6 279 9.9 15.4 154 480 1.5 3827 119 3.1 8.22 5.248 26.0
556.95 381 1.7 259 9.6 15.8 149 468 3.7 3483 108 1.6 - - 26.0
582.85 375 1.8 253 9.0 13.9 138 457 3.3 4441 97 2.7 8.44 4.328 26.0
653.30 390 1.9 255 12.9 15.9 164 425 7.1 3081 171 1.6 - - 26.0
680.6 350 1.3 308 7.4 13.5 146 400 400 3725 119 2.1 - - 27.0
706.35 362 1.6 311 9.5 15.2 154 413 5.0 3483 104 1.6 8.37 24.932 25.5
741.15 344 1.6 342 8.4 13.3 138 386 2.9 3783 232 2.5 7.88 33809 24.0
768.45 340 1.4 416 5.6 14.4 151 366 1.5 2913 95 5.6 - - 23.0
792.75 344 1.3 444 5.6 13.8 151 369 2.6 3250 85 7.7 - - 25.0
846.77 330 1.4 523 4.8 10.6 130 328 1.1 3425 104 8.9 - - 23.0
883.95 336 1.3 - 5.3 9.9 - - 1.9 2943 97 - - - 23.0
927.40 375 1.6 - 9.1 12.0 123 363 5.6 2526 - - - - 25.0
Примечание. Прочерк — нет данных из-за недостаточного количества поровой воды.
пресной водой содержания натрия и хлора должны уменьш
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.