ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 5, с. 768-777
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ ^
УДК 551.465
ЛИНЕЙНЫЕ МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА
© 2004 г. А. А. Шрейдер
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва Поступила в редакцию 12.03.2003 г., после доработки 27.11.2003 г.
Составлены новые карты осей линейных магнитных аномалий для Северного Ледовитого океана. Выделены три системы палеомагнитных аномалий. Взаимное перемещение литосферных плит в Амеразийском бассейне, документированное линейными магнитными аномалиями, началось со времени хрона М25. В Канадской котловине разрастание дна шло в интервале хронов М25-М12. В котловине Макарова формирование океанической коры происходило в интервале хронов С25-С31. Взаимное перемещение литосферных плит в Евразийском бассейне идет со времени хрона С25. Ось спрединга Срединно-Арктического хребта прослеживается в море Лаптевых, где прекращает свое существование на 77.5° с.ш.
ВВЕДЕНИЕ
Северный Ледовитый океан является наименьшим на нашей планете. Он занимает площадь 14.1 млн. км2, что составляет 3.9% от суммарной площади Мирового океана и 2.8% от общей поверхности планеты [10]. Он представляет собою наименее изученный регион Земли в геолого-геофизическом отношении.
Исследования международного научного сообщества в последние полвека позволили получить определенное количество информации о линейных магнитных (палеомагнитных) аномалиях и истории геологического развития океанского дна. Палеогеодинамические реконструкции свидетельствуют о том, что в пределах его акватории палеомагнитные аномалии разделяются на относящиеся к современным рифтам и не сводимые к ним.
Это обстоятельство позволяет для Северного Ледовитого океана выделить три системы палеомагнитных аномалий. Палеомагнитные аномалии, относимые нами к первой системе, сформированы в рифтовых зонах, существующих доныне. Палеомагнитные аномалии второй системы сформированы в рифтовых зонах, прекративших свое существование в кайнозойское время. Пале-омагнитные аномалии третьей системы сформированы в рифтовых зонах, прекративших свое существование в мезозойское время.
ПЕРВАЯ СИСТЕМА ПАЛЕОМАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ
Важнейшей тектонической структурой Северного Ледовитого океана является Срединно-Арк-тический хребет, главное звено которого в западной литературе часто называют Срединно-океа-
нический хребет Нансена, а в отечественной литературе оно называется Срединно-океаничес-кий хребет Гаккеля [1, 3, 4, 8, 9, 25, 26, 48, 52].
Поверхность хребта в море Лаптевых лежит на глубинах до 2-3 км, а дно прилегающих с северо-запада (котловина Амундсена) и юго-востока (котловина Нансена) котловин расположено на глубинах 3-4 км. По направлению к сибирскому шельфу сам хребет, рифтовая долина все более захороняется в осадках [45]. К континентальной окраине ширина восточного фланга срединно-океанической структуры (со стороны котловины Амундсена) сужается больше, чем с противоположного (со стороны котловины Нансена). Южнее 78.5° с.ш. покрытая осадками структура хребта имеет ширину 50-60 км при глубине рифтовой долины около 5км.
Согласно данным работы [8] в интервале 5°-97° в.д. осеваяя часть хребта лежит на глубинах 4.7-5.3 км. Топография приосевой зоны характеризуется линейными вытянутыми вдоль оси поднятиями и трогами иногда относительной высотою до 2 км. Восточнее 32° в.д. обнаружены вдольосе-вые вулканы, расположенные на расстоянии 2595 км друг от друга. Ось хребта испытывает поднятие примерно на 1.5 км в пределах неширокой (около 30 км), простирающейся ортогонально к оси, области на 19° в.д. Гравитационные данные позволяют предположить в ней 3-км утолщение коры.
По сейсмическим данным структура хребта прослеживается между 128° и 131° в.д. до 77.5° с.ш., где она резко прерывается разломом [35]. На продолжении разлома (трансформного разлома Чарли?) находится Хатангская губа. Хатангскую губу логично связывать с отмершим континентальным окончанием трансформного разлома.
Рис. 1. Положение различных профилей аэромагнитной съемки в Арктике по данным работ [46, 49].
По нашему мнению Обская губа также является континентальным окончанием одного из трансформных разломов Евразийского бассейна (изучение которого находится на начальном этапе), а не с самостоятельным мезозойским палеообским океаном с наличием линейных магнитных аномалий и ответственной за их формирование палео-осью спрединга. Для развития процесса спрединга в пределах такой структуры должны, как минимум, создаться локальные условия растяжения во внутренней части трансформного разлома, примером чего, возможно, является трог Кайман [34].
В центральной части океана глубина рифто-вой долины срединно-океанического арктического хребта несколько меньше 4-4.2 км при ширине 15-50 км. Близ Гренландии рифтовая долина имеет глубину 4.5-5 км при ширине 12-30 км. Примерно в 200 км от Гренландии хребет прерывется трансформным разломом. На продолжении разлома в Гренландии находится узкий длинный фиорд. Этот, находящийся на севере Земли Пири южнее мыса Морис Джесуп, фиорд, по нашему мнению, логично связывать с отмершим континентальным окончанием трансформного разлома, смещающего осевую зону Срединно-Аркти-ческого хребта.
Далее на юг продолжением осевой зоны служит, идущий под углом к срединно-океаническо-му хребту Нансена трог Лены. Южным пределом трога Лены и современной спрединговой системы Северного Ледовитого океана служит трансформный Шпицбергенский разлом, по которому сочленяются Срединно-Арктический и Средин-но-Атлантический хребты [32, 42, и др.].
Под Срединно-Арктическим хребтом по гравитационным расчетам мощность коры получилась примерно на 1.5 км меньше, чем наблюдае-
мая под другими срединно-океаническими хребтами. Получены также свидетельства недавней вулканической активности в его пределах [7, 11].
Аэромагнитные (рис. 1) наблюдения [3, 4, 9, 25, 26, 42, 48, 49 и др.] позволили получить сведения о распределении магнитных аномалий в Арктике. Согласно им (рис. 2) Срединно-Арктический хребет, включая осевую зону спрединга, характеризуется линейными магнитными аномалиями малой амплитуды (менее 500 нТл) с длиной волны до 30 км.
Осевая магнитная аномалия достигает 2000 нТл лишь на западе хребта в пределах полосы длиною около 200 км, оставаясь существенно малоамплитудной практически во всех остальных районах [12]. Повышенным амплитудам осевой и смежным с ней магнитным аномалиям соответствует относительно приподнятый рельеф поверхности хребта, но такое поднятие недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемый контраст в амплитудах. Скорее всего, для объяснения более оправданно привлекать гипотезу о наличии в указанном районе высокомагнитных железисто-титановых базальтов.
Сопоставление результатов аэромагнитных съемок из работы [4] с результатами американских аэромагнитных исследований, проведенное в работе [48] показало совпадение общего характера изменения полос положительных и отрицательных магнитных аномалий. При этом данные первой работы оказались смещены по координатам на 35-50 км близ сибирского шельфа и на 1020 км в приполюсных районах относительно аналогичных данных второй работы.
Сравнение наблюденных и теоретических магнитных аномалий в модели разрастания дна позволило идентифицировать палеомагнитные аномалии С1-С24 [5], смещенные по ряду трансформ-
Рис. 2. Профили аэромагнитных данных и идентификация палеомагнитных аномалий в Евразийском бассейне (модифицировано по данным [45, 48].
ных разломов на первые десятки километров. При этом палеоаномалии С1-С4-С5 приурочены к вершине и склонам срединно-океанического хребта, а более древние палеоаномалии наблюдаются над дном прилежащих котловин Амундсена и Нансена.
Расчеты скоростей спрединга свидетельствуют о том, что на востоке в интервале палеоанома-лий С24-С13 раскрытие дна шло со скоростями около 0.85-1.1 см/год. В интервале моложе С13 они уменьшились и не превышают 0.8 см/год
(полная скорость) при общем уменьшении скорости разрастания дна в восточном направлении. Эти обстоятельства резко затрудняет проведение уверенной идентификации (рис. 2) конкретных палеомагнитных аномалий (их суммарная амплитуда редко превосходит величины 50-100 нТл) и приводит к необходимости выделения цугов аномалий (например, С4-С5; С17-С18 и т.д.).
Спрединг дна происходит в направлении, ортогональном простиранию осевой зоны хребта. При этом наращивание новой океанической коры на
о 00
^2-2321-22 23
17-18 20 17 20 20 '4-5
17-18 17-20
21 23
23
23
Рис. 3. Магнитная геохронология дна в области Срединно-Арктического хребта и котловин Амундсена и Нансена. Оси линейных магнитных аномалий проведены по данным рис. 2 с учетом работ [5, 8, 24, 26, 35, 42, 48, 49, 52].
западе в котловине Амундсена шло интенсивнее, чем в котловине Нансена, а скорости раскрытия со времени хрона С13 уменьшились более чем на 50% с 1.2 см/год до 0.5 см/год [5, 48]. Последнее обстоятельство связывается с изменениями геодинамического режима. В это время Гренландия становится частью североамериканской лито-сферной плиты [27, 39], открывается пролив Фра-ма (трансформная зона Шпицбергена), прекращается спрединг дна в Лабрадорском море.
В работе [26] для хребта проведено выделение палеомагнитных аномалий, поведение которых отличается от приведенных в работе [5] отсутствием трансформных нарушений. Кроме того, в работе Кристоферсона выделена палеоаномалия С25. При этом сами палеоаномалии прослежены на большую площадь чем в работах [3-5] в сторону Шпицберегена и Гренландии. Ортогональные смещения аномалий и структур дна составляют 10-15 км, что не превышает ширины осевой риф-товой долины. Результаты исследований, изложенные в работе [8], также свидетельствуют об отсутствии существенных нарушений трансформного характера, хотя отмечаются изменения направлений локальных морфоструктур дна в области 32° и 63° в.д., подобные тем, которые отмечены и в ряде областей Срединно-Атлантического хребта. Отметим, что в работе [24] предполагается существование одного значительного (более 30 км) смещения оси спрединга в районе 60° в.д.
Компиляционная схема магнитной хронологии дна, охватывающая Средин
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.