научная статья по теме СДВИГОВАЯ СИСТЕМА В ЗЕМНОЙ КОРЕ БЕРИНГОВА МОРЯ – РЕЛИКТ ГРАНИЦЫ ЕВРАЗИЙСКОЙ И СЕВЕРОАМЕРИКАНСКОЙ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ Геология

Текст научной статьи на тему «СДВИГОВАЯ СИСТЕМА В ЗЕМНОЙ КОРЕ БЕРИНГОВА МОРЯ – РЕЛИКТ ГРАНИЦЫ ЕВРАЗИЙСКОЙ И СЕВЕРОАМЕРИКАНСКОЙ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ»

УДК 551.24.242.2

СДВИГОВАЯ СИСТЕМА В ЗЕМНОЙ КОРЕ БЕРИНГОВА МОРЯ -РЕЛИКТ ГРАНИЦЫ ЕВРАЗИЙСКОЙ И СЕВЕРОАМЕРИКАНСКОЙ

ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ

© 2014 г. В. Д. Чехович1, О. Г. Шеремет1, М. В. Кононов2

Геологический институт РАН, Москва, 119017, Пыжевский пер., д. 7 e-mail: vadim@ilran.ru

2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, 117987, Нахимовский просп., д. 36

Поступила в редакцию 16.05.2013 г.

Проведены исследования, основанные на вычислении аномалий ^-функции (метод совместного анализа гравитационных и магнитных данных) по профилям в акватории Берингова моря, как в пределах Алеутской котловины с океаническим типом коры, так и на Беринговском континентальном шельфе. Результатом этих исследований стало выявление протяженных разрывных нарушений, затрагивающих не только земную кору, но и верхнюю мантию, что находит подтверждение в данных сейсморазведочных профилей. Рассчитанные палинспастические реконструкции положения Северной Америки относительно "неподвижной" Евразии на 80, 52—50, 50—47 и 15—20 млн лет позволили показать, что выявленные разломы (сдвиги), вероятно, представляют собой реликты эшелонированной трансформной границы между литосферными плитами Евразии и Северной Америки. Формирование этой границы с конца позднего мела, видимо, было связано с раскрытием Северной Атлантики, определившей большую скорость перемещения Северной Америки относительно Евразии.

Ключевые слова: литосферные плиты, Берингово море, океаническая и континентальная кора

DOI: 10.7868/S0016853X14040031

ВВЕДЕНИЕ

В современной структуре континентальная кора северо-востока Евразийского и Североамериканского (Аляска) континентов смыкаются в области шельфа Берингова моря. Современные данные по сейсмичности и GPS наблюдений позволили российским и американским исследователям прийти к заключению, что между лито-сферными плитами Евразии и Северной Америки существует формирующаяся малая плита Берин-гия [12, 36, 49]. Начало образования этой плиты в пределах Корякского нагорья и на Аляске, видимо, может относиться к концу миоцена (рис. 1). До этого времени, как считалось большинством исследователей, вся область северо-востока России, Берингово море и Аляска включались в состав Североамериканской плиты [9, 28, 33, 34, 40, 59, 71]. Однако еще с первых шагов развития теории тектоники литосферных плит стало ясно, что при распаде Пангеи континентальная плита Северной Америки отодвигалась от Европы в западном направлении [25]. Более поздние исследования и палеотектонические реконструкции подтвердили и уточнили это общее положение [8, 31, 44, 51, 61]. При реконструкциях запада Северной

Америки весь имевшийся и появлявшийся материала устанавливал для позднего мезозоя и кайнозоя конвергентные соотношения океанических плит Пацифики и Североамериканского континента. Тем не менее, на севере при реконструкциях для позднего мела и первой половины палеогена (до 50—47 млн лет), т.е. до образования Алеутской островной дуги, вставал вопрос о существовании границы между Северной Америкой и Евразией. К такому выводу приводили данные расчетов векторов и скоростей перемещения Северной Америки и Евразии с конца позднего мела (рис. 2), что по времени совпадало с открытием Северной Атлантики.

Общая оценка геологической ситуации показывала, что положение этой границы между названными плитами, скорее всего, следовало искать в земной коре Берингова моря посредством выявления реликтов структур типа трансформных разломов. Представлялось, что одним из действенных методов исследования глубинного строения земной коры в пределах морской акватории является геофизический метод совместного анализа гравитационных и магнитных данных — аномалий ^-функции [13, 22, 63].

160° 170° в.д. 180° 170° з.д. 160° 150°

а • . б.

160° 1

170°

180°

170°

60° с.ш.

55°

50°

Рис. 1. Схема границ литосферных плит в области соединения Евразийского и Североамериканского континентов 1 — континентальная кора: а — на суше, б — в акватории; 2 — Алеутская зона субдукции; 3 — сдвиги; 4 — принятая граница Евразийской и Североамериканской плит до формирования малой плиты Берингия по [9, 26, 29, 67]; 5 — граница малой плиты Берингия по [12, 48]; 6 — направление перемещения Тихоокеанской плиты

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Возможности метода совместного анализа гравитационных и магнитных данных — аномалий ^-функции, вытекают из свойства трансформанты и аналитических и численных расчетов, выполненных на моделях реальных геологических сред. ^-функция, как модуль вектора, параметры которого находятся из системы уравнений, связывающих первые производные гравитационного и магнитного потенциалов, определяется в двух вариантах, как это показано в работах [13, 22, 63].

Применение указанного метода для тектонического районирования состоит в том, что в пределах области задания исходных полей Д^ и ДТа [50, 60] на уровне приведения в коре выделяются однородные зоны (структуры), где ^-функция

близка к постоянной величине, и неоднородные зоны, в которых она изменяет свои значения от точки к точке расчетов. Для моделей неоднородных структур на уровнях верхнего полупространства ^-функция, в силу своей непотенциальности, в отличие от исходных полей, достигает в некоторых точках (на поверхностях) экстремальных величин [22]. Для двухмерных моделей точки экстремумов совпадают с особыми точками бесконечности (максимумами) и нулевыми (минимумами) при определенном распределении аномально плотностных и магнитных масс в пространстве. Благодаря этому можно практически однозначно определять эпицентры структур чехла и наклон (падение) глубинных разломов и разломных зон.

Рис. 2. Схемы перемещения Евразии и Северной Америки на 80, 56—50, и 20 млн лет

1 - Евразийский континент; 2 - граница шельфа; 3 - направление и скорость перемещения континентов в см/год

Рассмотрим конкретные примеры. На рис. 3 представлена модель однородной наклонной призмы, имеющая косую намагниченность 70° величиной 1 СИ, плотность 0.3 г/см3. Она показывает, что О-функция на уровне расчета полей имеет постоянную величину (горизонтальная прямая линия на графике).

На рис. 4 приведена модель неоднородной среды (разлома), состоящая из вертикального пласта, обладающего такими же косой намагниченностью и плотностью, как у призмы на рис. 3, и цилиндра с плотностью —0.1 г/см3. Особенность этой модели в том, что и в гравитационном, и в магнитном полях не виден эффект от этого цилиндра, тогда как на уровнях верхнего полупространства цилиндр выделяется экстремальными величинами .0-функции. Применение этого метода в пределах северной части Алеутской океанической котловины уже показало свою эффективность [21].

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОЛОГИИ СКЛАДЧАТОГО ОБРАМЛЕНИЯ

Содержание данного раздела имеет узкую направленность, поскольку нас интересуют лишь геологические события, происходившие в пределах Северо-Восточной Евразии и в Аляске со времени реального начала перемещения Северной Америки относительно Евразии (кампан, 84— 80 млн лет). Подавляющее большинство исследователей не находят сходства в структурах, формировавшихся в пределах тихоокеанских окраин Евразии и Аляски, начиная с конца позднего мела [19, 51, 56, 64, 70]. Принципиальным объяснением такой ситуации является различие в кинематике формирования складчатых поясов на этих

окраинах, связанное с направлением перемещения океанических плит Пацифики в указанное время. Для окраины Северо-Восточной Евразии перемещение плиты Кула и затем Тихоокеанской сохраняло ориентировку по нормали, что определило аккреционно-коллизионную структуру складчатого обрамления с большой ролью тектонических покровов. Для кордильерской окраины Северной Америки направление относительного движения плит Кула, Фараллон, Ресурекшен и Тихоокеанской было либо полностью, либо частично скользящим и это было причиной формирования аккреционно-сдвиговых структурных зон Аляски. Тем не менее, на Беринговском

90 80 70 60 А? 50 40 30 20

:0

4 Н 8 Н 12 16

- .*' V/ .* - ; / : 1 - .-■ 1 ! 1 . ■■ / 1 - 1 40 ■■■' 1 1 20 ..-■■ / \ - \ -\ ^ О-функция ^Д

"""кТ ' - / / _ / - Аи-"""'' \ . \ ............. \ ..■--"АТ - X -

- 1111 \ \ 1111

60 50 40 30 20

10 АТ 0 -10 -20 -30 -40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Рис. 3. Модель однородной наклонной призмы, имеющая косую намагниченность 70° величиной 1 СИ, плотность 0.3 г/см3

10 8 6

Л? 4 2

0

120

100 80 60 40 20 0 -20

ЛТ

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Рис. 4. Модель неоднородной среды (разлома), состоящая из вертикального пласта, обладающего такими же косой намагниченностью и плотностью, как у призмы на рис. 3, и цилиндра с плотностью 0.1 г/см3

шельфе сформированная на этих окраинах континентальная кора создает впечатление единого целого. В связи с этим возникает необходимость раздельного рассмотрения событий, определивших формирование современных структур в пределах Северной Евразии и в Аляске. Для СевероВосточной Евразии геодинамическим репером, по которому возможно судить о положении активной границы континента в конце позднего мела отвечает надсубдукционный вулканический пояс на континентальной окраине. Местоположение и время возникновения коллизионых и аккреционных швов аккретированных террейнов внутриокеанических островных дуг указывает на последующие события, сформировавшие современную структуру.

Для Аляски (как части современной Северной Америки) главным является создание принципиального представления о характере структур, как уже сформированных к моменту начала раскрытия Атлантики, т.е. к началу перемещения к западу Североамериканской литосферной плиты, так и аккретированных по крупным сдвигам в процессе этого перемещения.

Северо-Восток Евразии — Северная Камчатка, Корякское нагорье и Чукотка. Основным геодинамическим репером для позднего мела в этом регионе является Охотско-Чукотский вулканический пояс (ОЧВП), протягивающийся от побережья Охотского моря до Чукотского полуострова. Его формирование с альба по ранний кампан хорошо датировано [17, 18]. Окраина континента, которую этот пояс маркирует, имеет гетерогенное строение [7, 14, 17, 20]. Наряду с древними континентальными блоками, отчлененн

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