ГЕОТЕКТОНИКА, 2009, № 6, с. 24-51
УДК 551.242 (268.2)
СТРУКТУРЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АРКТИКИ И ИХ СВЯЗЬ С МЕЗОЗОЙСКИМ АРКТИЧЕСКИМ ПЛЮМОМ
© 2009 г. Н. И. Филатова, В. Е. Хаин
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 20.10.2008 г.
Осуществленный в рамках Международного полярного года синтез информации по наземным и морским геолого-геофизическим работам привел к следующим результатам.
Континентальная кора широко распространена в Арктике не только по обрамлению Амеразийско-го бассейна (шельфы полярных морей), но и в пределах его хребтов - Чукотского-Нортвинд, Ломоносова, Менделеева; в хр. Альфа предполагается сочетание коры континентального и океанического типов. Амеразийский бассейн ни в структурном, ни в генетическом плане не является единым элементом Северного Ледовитого океана и состоит из разновозрастных бассейнов, к тому же различно ориентированных.
Первый, мезозойский "малый океан" Северного Ледовитого океана - Канадский бассейн - возник под воздействием на высокоширотный регион Пангеи Арктического плюма, свидетельством чего является обширная Центрально-Арктическая магматическая провинция, включающая юрско-сред-немеловые породы WPB-OIB типа. Ротационный механизм раскрытия бассейна в предложенной модели объясняется наклонным движением во времени "головы" плюма, что повлекло откол и перемещение фрагмента Пангеи. Динамика Арктического плюма проявилась на всех стадиях раскрытия Канадского бассейна и отразилась на смежной части Евразийского континента при оформлении коллизионной Верхояно-Чукотской тектонической области.
Канадский океанический бассейн входил в сегментированную систему спрединговых хребтов Атлантики, а инициировавший его Арктический плюм генетически был связан с эпизодически действующим Африкано-Атлантическим суперплюмом. Сравнительно (с Тихоокеанским суперплю-мом) низкая продуктивность Африкано-Атлантического нижнемантийного апвеллинга стала причиной медленного и ультрамедленного спрединга в сегментах Атлантического и Северного Ледовитого океанов и обусловила пассивный характер их границ (в том числе и в Канадском бассейне).
ВВЕДЕНИЕ
Программа исследований в рамках Международного полярного года (2007-2009 гг.) сфокусировала внимание мирового научного сообщества на решение проблем Арктики и прилежащих малодоступных высокоширотных территорий. Ежегодно накапливающийся фактический материал (результаты сейсмопрофилирования, драгирования, бурения, изучения возраста и химизма магматических пород, датирования процессов орогенеза, метаморфизма, осадконакопления и т.д.) позволил рассмотреть в данной статье ряд дискуссионных вопросов, одним из которых является выяснение характера и масштабов распространения в Арктике коры континентального и океанического типов. В целях расшифровки тектонического строения высокоширотного региона обсужден вопрос структурной и генетической однородности Амеразийского бассейна, традиционно выделяющегося в качестве единого тектонического элемента Арктики, несмотря на наличие в нем множества котловин и поднятий, различающихся структурной позицией, строением земной коры, а, возможно, и временем возникновения.
При этом главное внимание уделено выявлению роли Канадского бассейна на начальных этапах оформления структур Северного Ледовитого океана.
Другой аспект настоящей статьи направлен на раскрытие связей геодинамики формирования Канадского бассейна (и структур континентального его обрамления) с мезозойским нижнемантийным плюмовым механизмом Земли, индикатором которого служит внутриплитный магматизм. С этой целью проведен синтез разрозненных данных по мезозойскому внутриплитному магматизму полярной области и их корреляция с другими регионами развития аналогичного магматизма, нередко связывающегося с нижнемантийным апвел-лингом. При этом охарактеризован масштаб мезозойского Арктического плюма и тектоно-геодинамические следствия его активности. В конечном счете предпринята попытка определить место и роль Арктического плюма в контексте мезозойской глобальной суперплюмовой активности, инициировавшей раскрытие океанов в пределах палеозойской Пангеи.
30° з.д.
СТРУКТУРЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АРКТИКИ и их связь 50° 90°
130°
150° з.д.
180°
90° в.д.
130°
150°
1В1 ЕЭ2 ЕЗ5 ПИ4 ЕЗ5 ЕЭ6Ш37Ш\8И9 £
10
Рис. 1. Главные структурные элементы и типы земной коры Амеразнйского бассейна, предполагаемые по комплексу геолого-геофизических данных (ссылки даны в тексте)
1 - континентальная кора Пангеи; 2 - континентальная кора сокращенной мощности внутриокеанических поднятий Арктики и зон выклинивания континентального склона; 3 - утоненная континентальная кора с возможными участками рифтогенеза и рассеянного спрединга; 4-6 - океаническая кора: 4 - юрского-среднемелового Канадского бассейна, 5 - позднемеловых-раннекайнозойских бассейнов Макарова-Подводников, 6 - кайнозойского Евразийского океана; 7 - ось спрединга Евразийского бассейна; 8 - ось спрединга Канадского бассейна (а), предполагаемые оси по [45, 84] (•); 9 - бровка континентального шельфа; 10 - ориентировочный контур площади распространения юрско-меловых магматических пород внутриплитного типа Центрально-Арктической провинции. Цифрами обозначены: 1-3 - бассейны: 1 - Макарова, 2 - Подводников, 3 - Менделеевский; 4-6 - поднятия, хребты: 4 - Альфа, 5 - Менделеева, 6 - Чукотское-Нортвинд
СТРОЕНИЕ АМЕРАЗИЙСКОЕО БАССЕЙНА И ЕЕО КОНТИНЕНТАЛЬНОЕО ОБРАМЛЕНИя
Разнородность строения Амеразийского бассейна, выделяемого в качестве единого тектонического элемента Северного Ледовитого океана, подтверждается всеми картографическими материалами, включая батиметрические и геофизические (магнито- и гравиметрические). Ось главной и самой обширной его составляющей - Канадско-
го бассейна - почти перпендикулярно сочленяется с системами хребтов Альфа-Менделеева и котловин Макарова-Подводников (рис. 1). Сложность Амеразийского бассейна дополняется резко извилистой конфигурацией юго-западного края Канадской котловины, где от шельфа Чукотского моря ответвляются субмеридиональные выступы - хр. Нортвинд и Чукотский бордерленд, нередко рассматривающиеся в качестве единого Чукотского поднятия. Если относительно конти-
120° в.д.
140° в.д.
150° в.д.
: 86° с.ш. 130° з.д.
140° з.д.
84° с.ш. 150° з.д.
82° с.ш.
80° с.ш.
160° в.д.
170° в.д.
180°
170° з.д.
Рис. 2. Расположение сейсмических профилей (штриховые линии) и точек измерения теплового потока (треугольники, по [39]); тонкие линии - изобаты в км
нентальной природы обоих этих выступов, как и хр. Ломоносова, сомнений обычно не высказывается, то строение коры котловины Подводников, а также хребтов Менделеева и Альфа (особенно последнего) является предметом многолетней дискуссии. При этом встают два основных вопроса: 1) являлась ли территория современного хр. Ломоносова наиболее северным континентальным обрамлением при раскрытии Канадского бассейна и 2) каковы возрастные и генетические соотношения котловин Амеразийского бассейна.
Для расшифровки структур Центральной Арктики и Амеразийского бассейна, в частности, решающее значение имели результаты сейсмических работ по программе "Трансарктика" в 19891992 и в 2000 гг. Сейсмопрофилированием методом МПВ-ГСЗ были пройдены три геотраверса (рис. 2) общей протяженностью 2300 км: два субширотных через хребет Ломоносова ("СЛО-92")
и поднятие Менделеева ("Арктика-2000") и меридиональный ("СЛО-8991") от поднятия Де-Лонга к Северному полюсу [10, 16, 23, 28, 66 и др.]. Эти работы сопровождались аэрогравиметрическими и аэромагнитными исследованиями, а также изучением геотермического поля [39 и др.] и донных проб [18] Арктики. Слабее изучен хр. Альфа, хотя в центральной его части выполнено сейсмо-профилирование (СББАЯ-83, Ро1аг81ет-98), а драгированием получена композитная проба базаль-тоидов, изучение которой дало важные геохронологические и петрологические результаты [56, 57, 86 и др.]. Идентификация и интерпретация магнитных и гравитационных аномалий (рис. 3) [32, 67, 80, 84, 85 и др.] имела важное значение для выяснения строения и развития Амеразийского бассейна [6, 12, 13, 17, 52 и многие другие].
Хр. Ломоносова, составляющий северное обрамление Амеразийского бассейна (см. рис. 1), со-
гласно доминирующему мнению, является оттор-женцем от Баренцево-Карского континентального шельфа Евразии. Мощность утоненной континентальной коры хр. Ломоносова составляет 26-28 км [66 и др.]. Верхний комплекс (менее 2 км) слабо консолидированных осадков подстилается сей-смокомплексом (5-6 км) со скоростью продольных волн (Vp) около 5.0-5.4 км/с, сложенным предположительно палеозойскими или (и) мезозойскими породами. Сейсмокомплекс (до 10 км мощности) с Vp = 6.0-6.4 км/c образован, скорее всего, "гранито-гнейсами" континентальной коры. Комплекс с Vp = 7.0-7.3 км/с (около 12 км) представляет нижнюю, базитовую, часть континентальной коры. Выше границы Мохо, т.е. выше поверхности с граничной скоростью Vp = 8.2 км/с, располагается переходный коро-мантийный комплекс (рис. 4) с Vp = 7.5 км/с. Результаты бурения на хр. Ломоносова показали общность развития в средне-позднемеловое время этой области и Ба-ренцевско-Карского шельфа [20].
Несмотря на то, что морфоструктура хр. Ломоносова узко-линейна, он отличается, согласно батиметрическим картам, продольной и поперечной неоднородностью [28 и др.]: резким колено-образным изгибом Марвин (Marvin Spur) близ Северного полюса, наличием серий узких продольных гряд на восточной стороне, обращенной к бассейнам Макарова-Подводников и т.д. Поскольку сейсмопрофиль СЛО-92, располагающийся между 83-84° с.ш., относится лишь к самой южной - прилаптевоморской части хребта, моделирование земной коры остальной его части дискуссионно. В одной из моделей [28] присе-вероамериканский сегмент хребта Ломоносова, подобно южному, также считается континентальным, тогда как в строении центральной ко-ленообразной, состоящей из ряда гряд части хребта предполагается мощный базитовый комплекс. Согласно другой концепции [65], гряды изгиба Марвин представляют отчлененные от хр. Ломоносова пластины континентальной коры, которые могут прод
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.