научная статья по теме ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ АРКТИКИ ПО ДАННЫМ МЕЛКОМАСШТАБНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ Геология

Текст научной статьи на тему «ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ АРКТИКИ ПО ДАННЫМ МЕЛКОМАСШТАБНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ»

ГЕОТЕКТОНИКА, 2009, № 1, с. 23-38

УДК 551.24(268+98)

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ АРКТИКИ ПО ДАННЫМ МЕЛКОМАСШТАБНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

© 2009 г. С. Ю. Соколов

Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 16.01.2008 г.

Анализ данных спутниковой альтиметрии, аномалий Буге, аномального магнитного поля, рельефа дна и томографии по поверхностным волнам Лява для глубоководной части Арктического бассейна и Восточно-Сибирского моря позволил выявить ряд новых тектонических элементов региона и сформулировать следующее. Зона бассейна шириной около 700 км и длиной около 1800 км от моря Лаптевых до Чукотского плато является правосдвиговым разрывом с характерными структурами парагенеза сдвиговых зон. В ее пределах происходит деструкция Евразийского обрамления Амеразийского бассейна. Особенностью раскрытия Амеразийского бассейна является высокопродуктивный плюмовый магматизм, наложенный на нормальные низкоскоростные спрединговые процессы в нескольких местах оси пале-оспрединга. Магма подводилась по трем каналам с мелкими ответвлениями, деятельность которых частично или полностью затухла к концу формирования бассейна. Главным подводящим каналом был центральный, сформировавший структуру хребта Альфа. Правосдвиговая трансформная система, смещающая хребет Гаккеля, смещает также структуры фундамента в котловине Макарова и, скорее всего, достигает северного окончания Чукотского плато.

ВВЕДЕНИЕ: СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ, ДАННЫЕ И ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ

Вопросы тектоники Арктики (рис. 1) исследуются в огромном количестве зарубежных и отечественных публикаций. В введении к настоящей статье отметим работы, где проведено обобщение результатов, отраженное в монографиях, приводящих наиболее полные обзорные данные. Значимыми работами, обобщающим геолого-геофизические материалы на акваторию и континентальное обрамление, являются 50-ый том многотомного издания геологии Северной Америки [33], монографии ВНИИОкеангеологии [16] и монография о геодинамике сейсмоактивных зон [1], а также [28]. В общих чертах история тектонического развития региона как поэтапное раскрытие сначала Амеразийского бассейна (от ~157 до ~120 млн. лет), а затем Евразийского бассейна (от 56 млн. лет до настоящего времени) с осью спрединга, перпендикулярной оси пале-оспрединга Амеразийского бассейна, поддерживается большинством авторов. Но существуют вопросы, которые научное сообщество продолжает считать дискуссионными, например, природа хребта Альфа и механизм его формирования, азимут аккреции литосферы бассейна и т.д. Совокупный анализ новых данных и многих мелкомасштабных геофизических полей дает новые результаты, важные для понимания тектонической истории региона.

Тектоническое картирование океанических акваторий и прилегающих шельфовых зон проводит-

ся в основном по геофизическим данным. Степень покрытия акваторий детальной сейсморазведкой и бурением (особенно в Арктике) совершенно не сравнима с аналогичными показателями на суше. Поэтому формирование единого образа тектонического строения Северного Ледовитого океана опирается на мелкомасштабные геофизические поля. Особо отметим важность фактора однородности покрытия территории информацией. Только при его наличии сравнительное описание различных регионов становится достоверным. Плотность данных может быть меньшая или большая, но желательно однородная. К таким покрытиям можно отнести: глобальную сейсмическую томографию, аномальное магнитное поле, рельеф дна, спутниковую альтиметрию, скомбинированную с судовыми измерениями и пересчитанную в аномалии силы тяжести в свободном воздухе, а также аномалии Буге. Тектоническую и геодинамическую интерпретацию комбинации этих параметров можно найти в [31]. Изучение конфигурации этих полей, соотношения зон и блоков со сходным рисунком поля, а также совместный анализ полей разной природы, формируют подход к построению мелкомасштабной (около 1 : 30000000) тектонической схемы Арктической акватории. Особо отметим, что большинство использованных в работе геофизических покрытий (кроме поверхностных волн Лява) обладают детальностью масштаба около 1 : 3000000, и анализ их особенностей проводился при данном увеличении, которое по техническим причинам не может быть воспроизведено в публикации. Эти покрытия

150° 160° 170° 180° -170° -160° -150°

Рис. 1. Названия основных географических объектов Арктики (схема топонимики дна и окружающей суши).

находятся в открытом доступе в цифровых форматах, совместимых с геоинформационной средой, и могут быть использованы научным сообществом для самостоятельной работы.

Традиционно в тектоническом картировании океанов отдавалось предпочтение рельефу дна, что было связано с опережающими темпами увеличения батиметрической изученности по сравнению с

другими геофизическими полями. Именно рельеф лег в основу океанической части тектонической карты Мира масштаба 1 : 45000000 [18], где тектонический образ создан для всей поверхности Земли. Отметим что данная карта является адаптацией аналогичной карты 1 : 15000000 масштаба, но при этом ее насыщенность выделенными элементами тектоники в океанических областях практически осталась неизмененной. На тектонической карте океанов вы-

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ АРКТИКИ -90°

0 300 600 900 1200 1500 1800 км

%

-6 -5 -4 3 2 1 0 -1 -2 —3 -4 -5 -6 --7

I

-9 --10 -11 -12

Рис. 2. Томография по поверхностным волнам Лява (период гармоники 35 с) по данным [27], положение осей хребтов Гаккеля, Ломоносова и Менделеева и бровка шельфа (пунктирная линия). Координатная сетка на этом и других рисунках по долготе имеет 10-тиградусный шаг для секторов южнее 80-ой широты, севернее -30-ти и 90-тоградусный шаг. Широты проведены через 5 градусов. Проекция полярная стереографическая на сфере 6370997 м, центральный меридиан - 110° в.д., широта - 90° с.ш.

деляются следующие структурные элементы: срединные хребты, осевые зоны (фланги хребтов), глубоководные котловины, приразломные впадины, зоны обнажения пород 2-го и 3-го океанических слоев и гипербазитов, внутриплитные поднятия, трансформные разломы и другие нарушения разных кинематических типов, переходные зоны, континентальные микроплиты и шельфовые области. Данный набор не будет подвержен существенному изменению. Как правило, эти тектонические элементы имеют свою специфическую выраженность в рельефе, но использование большего разнообразия геофизических параметров позволяет существенно уточнить конфигурацию вышеупомянутых элементов, по-новому взглянуть на их природу и провести их выделение там, где для этого одного рельефа не достаточно.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ТОМОГРАФИИ

ПО ПОВЕРХНОСТНЫМ ВОЛНАМ

Арктический бассейн разделяется на области с корой континентального и океанического типов.

Как правило, в океанах с пассивным типом окраин данная граница проводится условно по бровке шельфа. Этот принцип имеет исключения в тех случаях, когда геофизические данные позволяют говорить об "отторженце" с корой континентального типа (например, плато Роколл в северной Атлантике), расположенном за пределами шельфа. Анализ данных томографии по поверхностным волнам Лява [27] показывает значимую корреляцию отрицательных значений этой аномалии с корой континентального типа и положительных - с океанической корой (рис. 2).

Сравнение положения нулевого значения этой аномалии с формой бровки шельфа показывает как принципиальное совпадение, так и наличие двух интересных исключений из общего правила. Первое состоит в значительном (порядка 450 км) выдвижении "континентального" значения аномалии в океаническую часть акватории в районе от хребта Ломоносова до Менделеева. Поскольку горизонтальная точность данного покрытия составляет 200 км,

эта конфигурация аномалии не может точно указать, до каких пределов простирается блок с корой континентального типа, но с очевидностью показывает наличие в этом районе континентальных фрагментов. Второе исключение состоит в наличии "океанического" значения аномалии под архипелагом Шпицберген и западной части Земли Франца-Иосифа (см. рис. 2). Известны следующие интенсивные процессы в данном районе - положительные вертикальные и горизонтальные движения, четвертичный вулканизм, формирование субмеридиональных магнитных аномалий, повышенный тепловой поток, которые, по всей видимости, говорят о новом тектоническом этапе развития этой части окраины Евразии. Вопрос об этой ситуации в работе обсуждаться не будет.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ АНОМАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Аномальное магнитное поле, показанное на рис. 3 по данным [35] несет исключительно важную информацию для выделения тектонических элементов. Интерпретация данных аномального магнитного поля представлена в работах [21, 32, 36]. Единодушное мнение исследователей сводилось к тому, что, несмотря на спрединговый механизм формирования акватории, все внутрибассейновые поднятия, включая хребет Альфа и Ломоносова, имеют континентальную природу. Это подтверждалось эффективной мощностью намагниченного слоя (30 км) по интерпретации данных МЛв8ЛТ и отдельными данными глубинного сейсмического зондирования. Кроме того, было сделано предположение, по которому между современными хребтами Альфа и Ломоносова существовал центр спрединга, предшествовавший началу раскрытия Евразийской котловины с 24-ой аномалии (56 млн. лет). Также было предположено, что Чукотское плато приобрело положение относительно Северо-Американской плиты в результате локального спрединга с осью, параллельной восточному краю плато, в период от 157 до 141 млн. лет, после чего ось палеоспрединга изменила ориентацию на медианное положение в Канадской котловине. Эта же гипотеза детально анализируется в работе [5]. Отметим, что наиболее полная и качественная картина магнитного поля на район Амеразийского бассейна на момент публикаций 1990 года была составлена по системе профилей, перпендикулярных хребтам Ломоносова и

Альфа, что, видимо, в сильной степени определило появление гипотезы о промежуточном центре спре-динга между этими морфоструктурами.

Более поздним и более качественным обобщением данных аномального магнитного поля являются работы [2, 3], где уч

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