ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 427, № 3, с. 354-358
ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.24
современный суперконтинент северного полушария
земли (северная пангея): магматическая
и геодинамическая эволюция
© 2009 г. Академик В. И. Коваленко, член-корреспондент РАН В. В. Ярмолюк,
академик О. А. Богатиков
Поступило 01.04.2009 г.
Суперконтинентами называют пространственно объединенные континентальные ассоциации, отличающиеся от обычных континентов только размерами. К сожалению, мы не нашли в литературе четкого и обоснованного определения термина "суперконтинент", в связи с чем в данном сообщении будем пользоваться вышеупомянутым простым определением. Если это верно, то все свойства континентов, кроме их размеров, сохраняются и в суперконтинентах. Очевидно, что главным свойством таких глобальных структурных элементов Земли является наличие в них континентальной коры. Если считать, что последним по времени суперконтинентом на Земле был выделенный А. Вегенером суперконтинент Пангея, который на границе палеозоя и мезозоя объединял почти все главные континенты того геологического времени, то следовало бы ввести еще одно ограничение в термин "суперконтинент": именно объединение большей части континентов. Это следует из того, что в состав Пан-геи по данным [1] не входили континенты Аму-рия, Северный и Южный Китай, Малайзия и другие более мелкие континентальные блоки, отделенные от Пангеи океанами Тетис и Палеотетис (рис. 1а). Следовательно, необходимо признать, что суперконтиненты объединяют большую часть континентальных блоков, но не обязательно все.
В современной структуре литосферной оболочки Земли значительные фрагменты Пангеи оказались так или иначе связанными между собой. Это относится к совокупности материков (рис. 1), объединяющей Евразию, Северную и Южную Америки и Африку. Отделенными от этой части Пангеи оказываются только Австралия и Антарктида. На вопрос, можно ли эти пространственно сближенные остатки Пангеи отнести к современному суперконтиненту, ответ ле-
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва
жит в первую очередь в структуре северной части Пангеи и особенно в структуре Арктики [2-6], поскольку даже упомянутые выше континентальные блоки Амурия, Северный и Южный Китай и другие, не входившие в структуру Пангеи, сомкнулись в настоящее время с Евразией.
На рис. 2 представлена карта пространственного распределения континентальной и океанической коры, а также проявлений современного вулканизма [7] на территории северного полушария. Эта карта четко фиксирует преобладание континентальной коры в этих пространственно сближенных остатках позднепалеозойской Пангеи. Океаническая кора в этом регионе сближенных континентов занимает ограниченную площадь, возможно, в районах Канадской котловины (океаническая кора здесь сформировалсь в мелу [8]) и Амеразийского бассейна, являющегося арктическим продолжением Атлантического океана. В связи с этим можно континентальную область северного полушария Земли рассматривать как практически сохранившуюся северную часть Пангеи, разрушаемую со стороны Атлантики (экспансия Атлантики в Арктику по терминологии Ю.М. Пущаровского [4] и Э.В. Шепилова [6]). Однако рис. 2 также показывает, что возникновение Атлантики и ее океанической коры лишь изменило форму и структуру суперконтинента, так как в результате раздела Евразии и Америки в районе Атлантики эти материки объединились в районе Чукотки и Аляски. Поэтому данная часть Пангеи сохраняет до сих пор все признаки суперконтинента. Рассмотрим этот вывод более подробно в свете геодинамической и магматической эволюции северной Пангеи.
Во время формирования Пангеи арктический шельф "в результате коллизии многочисленных террейнов в основании Западной Сибири от островов Шпицбергена до восточной границы моря Лаптевых к среднему триасу консолидировался в единый континентальный блок. В эту эпоху место Арктического океана занимал обширный мелководный континентальный бассейн с много-
численными островами, разделенными рифтами с широким проявлением траппового вулканизма" [8]. Единственным морским бассейном с океанической корой, разделявшим Евразийскую и Североамериканскую плиты и соединявшимся с Тихим океаном, было Южно-Анюйское море, литосфера которого субдуцировалась под восточную Евразию в раннем мелу и от которого осталась только Южно-Анюйская сутурная зона [8].
В раннем мелу в Арктике открывается Канадская глубоководная впадина, входящая в Аме-разийский бассейн, образуется крупное вулканическое плато Франца-Иосифа. Это плато во времени объединяется с огромными меловыми дайковыми поясами и вулканитами в арктических островах Канады и Гренландии, которые относятся к категории огромных изверженных провинций (LIP - large igneous province, HALIP - high arctic large igneous province) [9, 10]. Реконструированный на момент до распада Гренландии, Сваль-барда и Земли Франца-Иосифа центр этих радиальных дайковых поясов намечается на северовосточном краю о. Королевы Елизаветы и связывается с воздействием мантийного плюма. Формирование этих дайковых поясов, по предварительным данным, растягивается на меловой и третичный периоды. Примерно в это же время [8] происходит раскрытие впадины Макарова со спредингом в осевой части и субдукцией в ее восточной части, сопровождающейся островодуж-ным вулканизмом. По данным Н.А. Богданова [8], в конце мела над этой зоной субдукции возникает вулканическое плато Альфа-Менделеева, а также образуются внутриплитные базиты на континентальном шельфе Евразии, Гиперборейском куполе (купол Де-Лонга [11]), в Канадском Арктическом архипелаге и в районе Кейп-Вашингтон (север Гренландии). В палеоцене около 53 млн. лет назад начинается спрединг в хребте Гаккеля и открывается океанический Евразийский бассейн [12]. Этот бассейн с толеитовым базитовым вулканизмом типа СОХ расширяется с невысокой скоростью до настоящего времени.
На рис. 2 и 3 видно, что геодинамическая позиция северной Пангеи определяется двумя разнонаправленными процессами: субдукцией лито-сферных плит с востока (со стороны Тихого океана), с юга (со стороны Индии и Аравийского полуострова) и с юго-запада (со стороны Средиземноморья), приводящей к консолидации Лавра-зии, и спредингом океанических плит со стороны Атлантики, приводящим к расклиниванию суперконтинента. Для арктической части последнего субдукционные процессы не характерны и геодинамика ее активных областей ближе к процессам локального растяжения.
Сравнивая северную и южную части вегене-ровской Пангеи, мы должны сделать вывод о сла-
Рис. 1. Распределение материков на современной поверхности Земли (0 млн. лет) и в строении Пангеи (200 млн. лет назад) по [1].
бости процессов даже локального растяжения в северной части этого суперконтинента по сравнению с ее южной частью при эволюции от позднего палеозоя до современности (рис. 1), особенно если учесть преобладающую континентальную часть Северного Ледовитого океана сейчас. В южной части Пангеи за это время резко разделились практически все современные континенты (рис. 1 и 3). В северной части только в кайнозое на продолжении САХ возник хр. Гаккеля в результате упомянутой "экспансии" Атлантики в Арктику, которая, по мнению некоторых исследователей, возможно, в будущем приведет к такому же, как в южной Пангее, расколу Северной Америки и Евразии. Пока же этого нет, а имеющиеся эффекты рифтогенеза в Арктике носят скорее локальный, чем глобальный характер. Это, в частности, подчеркивалось в [6], где указывалось, что рифтогенез и спрединг в Арктике носят незавершенный характер с многочисленными "перескоками" осей спрединга. Различие в геодинамике северной и южной Пангеи, видимо, свидетельствует о сохранении в общих чертах суперконтинентального характера северной Пангеи, что возможно только при относительно холодной (и более тяжелой) астеносфере и вообще мантии, в области которой, как в ловушке, сохраняются литосферные плиты в течение времени от позднего палеозоя до современности. Эти области, как показано многими исследованиями, распола-
Рис. 2. Схема размещения материков северного полушария (вид с полюса). 1, 2 - континентальные плиты: 1 - собственно континенты, 2 - шельф континентов; 3 - океанические плиты; 4 - области позднекайнозойского магматизма; 5 - конвергентные границы плит; 6 - границы микроплит. Структуры Арктического бассейна: Кан - Канадская впадина, Ам - Аме-разийский бассейн, М - впадина Макарова, ФИ - острова Франца-Иосифа, ЮА - Южно-Анюйская сутура.
гаются в зонах понижения поверхности геоида. В этом случае незавершенные процессы рифто-генеза в Арктике, сопровождающиеся спредин-гом, являются отражением локальных "прорывов" горячей мантии через преобладающую холодную. Такой "прорыв" горячей мантии в Арктику, видимо, имеет глобальные последствия только со стороны Атлантики (рис. 3), а остальные горячие плюмы мантии, вызванные субдук-цией, "задавливались". В целом кайнозойская история Арктики скорее похожа на последние ста-
дии эволюции суперконтинентов [14], а сам Северный Ледовитый океан является практически внутриконтинентальным осадочным бассейном, типичным для развитого суперконтинента [14]. Возникновение в его пределах бассейнов с океанической корой и соединение их вначале (в мелу) с Тихим, позднее с Атлантическим (в кайнозое) океанами, разделение Сев. Америки и Гренландии - признаки локального распада этого суперконтинента, не приведшего к преобладанию условий растяжения (атлантическая тенденция)
Рис. 3. Расчет захоронения плит за последние 180 млн. лет по [13]. 1 - субдуцированные плиты; 2 - то же, субдуцированное под Евразию; 3 - векторы и линейные размеры перемещения литосферных плит. Начало стрелок показывает край желоба при начале конвергенции, конец стрелки - современное его положение. Цифрами указан возрастной диапазон (млн. лет), за который произошли перемещения. Согласно реконструкциям, произошла миграция желобов к Тихому океану, а в районе Тетиса к северу.
над условиями сжатия (тихоокеанская тенденция). По-видимому, данные об эпизодическом проявлении процессов раскола в
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.