©2004 г. А.Л. Пискарев

СТРОЕНИЕ ФУНДАМЕНТА ЕВРАЗИЙСКОГО БАССЕЙНА И ЦЕНТРАЛЬНЫХ ХРЕБТОВ СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА

Скачать *pdf

УДК 551.242.03:550.83(268)

Институт литосферы окраинных и внутренних морей Российской академии наук, Москва

 

 

Область исследования включает Евразийский бассейн Северного Ледовитого океана, хребет Ломоносова, а также пограничные с Амеразийским бассейном котловины Подводников и Макарова и цепь хребтов Альфа-Менделеева. Преобладающей концепцией формирования Евразийского бассейна считается непрерывный на протяжении всего кайнозоя медленный спрединг, ось которого находится на хребте Гаккеля. Хребет Ломоносова при этом рассматривается как фрагмент прежней Баренцево-Карской континентальной окраины, отделившийся от нее на рубеже позднего мела/кайнозоя. В то же время многие данные геофизических и батиметрических наблюдений вступают с этой концепцией в прямое противоречие. К таковым относятся асимметрия магнитных и гравитационных аномалий в восточной части Евразийского бассейна, особенности распределения по площади числа сейсмических горизонтов и их мощностей, что свидетельствует о более сложной истории эволюции региона.

Анализ геофизических и батиметрических данных направлен на раскрытие последовательности событий, приведших к формированию современной структуры Евразийской котловины и хребта Ломоносова. Применялся амплитудно-частотный анализ аномалий потенциальных полей с использованием двухмерных спектров Фурье, изучалась корреляция магнитных аномалий и рельефа дна, производились модельные расчеты на профилях, пересекающих глубоководные структуры. В результате анализа установлено, что Евразийский бассейн к востоку от 75° в.д. в домиоценовое время формировался в процессе спрединга с осью, располагавшейся значительно ближе к хребту Ломоносова, чем современный хребет Гаккеля. Хребет Гаккеля шириной 160-200 км является структурой, наложенной на домиоценовый фундамент после перескока оси спрединга. Хребет Ломоносова вблизи Евразийской континентальной окраины сложен «нормальной» континентальной корой, в то время как фундамент центрального сегмента хребта сложен преимущественно основными магматическими породами. Фундамент системы хребтов Альфа-Менделеева содержит тела базит-гипербазитовых пород. В верхней части хребта Альфа развиты, по-видимому, трапповые толщи, аналогичные по магнитным свойствам траппам Земли Франца-Иосифа.

 


ВВЕДЕНИЕ

Происхождение и характер основных геоструктур дна Северного Ледовитого океана остаются до сих пор во многом загадочными. Можно назвать несколько причин такого положения. Во-первых, на всей глубоководной акватории океана не пробурено ни одной картировочной скважины, которая вскрыла бы фундамент. Во-вторых, не отличаются полнотой геофизические данные: малы объемы глубинных сейсмических исследований, аэромагнитная съемка на больших площадях выполнена по редкой сети и с невысокой точностью привязки, чрезвычайно неравномерна гравиметрическая изученность океана. С другой стороны, имеющиеся морфологические и геологические данные свидетельствуют о сложной, длительной и многостадийной истории формирования структур океана. Достоверное воссоздание этой истории станет возможным только после проведения значительного объема геолого-геофизических исследований, в дополнение к уже выполненным. Однако уже само планирование таких работ требует обсуждения ключевых проблем геологического строения региона и путей возможных решений этих проблем.

Дискуссия о вещественно-формационном составе и истории формирования главных структур глубоководной области Северного Ледовитого океана до недавнего времени почти не затрагивала области Евразийского бассейна и хребта Ломоносова. При обсуждении эволюции региона преобладает гипотеза о том, что Евразийский бассейн сформирован в процессе медленного спрединга с осью раскрытия, располагавшейся на протяжении всего кайнозойского времени на хребте Гаккеля. Эта гипотеза остается неизменной со времени открытия в Евразийском бассейне системы линейных магнитных аномалий, однотипных с аномалиями других срединно-океанических структур [Карасик, 1968], и завершения в Северном Ледовитом океане первого цикла аэромагнитных работ [Taylor et al., 1981; Vogt et al., 1979; 1982]. Она получила новое подтверждение в итоговых публикациях конференции ICAM III [Kristoffersen 2000; Tessensohn & Roland, 2000]. Предполагается, что спрединг происходил постоянно в течение кайнозоя, а скорость спрединга, первоначально составлявшая порядка 2 см/год, начала уменьшаться в эоцене и с олигоцена составляет примерно 0.5 см/год, что делает хребет Гаккеля самым медленно разрастающимся хребтом мировой системы срединно-океанических хребтов [Jokat et al., 1995]. Низкая скорость разрастания, по мнению упоминаемых выше авторов, и обусловливает необычно сложную морфологию фундамента Евразийского бассейна.

В обсуждаемой системе представлений хребет Ломоносова рассматривается как фрагмент существовавшей прежде Баренцево-Карской континентальной окраины, который отделился от нее на границе позднего мела и кайнозоя и опустился ниже уровня моря примерно 50 млн. лет назад.

В то же время наблюдаются и описаны многочисленные факты, не увязывающиеся со столь простой историей образования и развития Евразийской котловины и хребта Ломоносова.

Сомнения в том, что гипотеза непрерывного кайнозойского спрединга с осью на хребте Гаккеля имеет достаточное фактологическое обеспечение, усиливаются при рассмотрении схемы аэромагнитной изученности (отечественные данные) Северного Ледовитого океана [Глебовский и др., 2002]. Сеть профилей аэромагнитных съемок может быть признана соответствующей региональному этапу исследований лишь в пределах 200-километровой полосы вдоль хребта Гаккеля, где межпрофильные расстояния составляют 5-10 км. На площади же восточного сектора котловины Нансена и Амундсена межпрофильные расстояния составляют 20, а иногда 40 и более километров. Если учесть сложность навигации и привязки съемочных профилей, существовавшие в середине 60-х годов, во время проведения этих съемок, то станет ясно, что картина магнитных аномалий восточной части Евразийского бассейна за пределами хр. Гаккеля, такая, какой она рисуется на сводных картах, является весьма условной и ненадежной. Отсюда вытекает и множественность результатов интерпретации этих аномалий, когда, наряду с непрерывным спредингом, предполагается длительный перерыв [Roeser et al., 1998] или же большие площади бассейна трактуются как области неопределенного характера магнитных аномалий.

В последнее время существенно улучшились и стали общедоступными базы геофизических данных в области Северного Ледовитого океана. Это относится к гравиметрическим материалам, которые до недавнего времени практически не использовались при геолого-тектоническом анализе строения региона, и к базе батиметрических данных. Достаточно посмотреть и сравнить современные батиметрические карты Северного Ледовитого океана с картами 10-12-летней давности, чтобы увидеть, насколько детальнее и богаче стала информация о формах рельефа океанического дна. Несмотря на скудость сейсмических материалов, сведение их в банк данных открыло возможность анализа пространственного распространения осадочных пород, принадлежащих к определенным сейсмическим горизонтам, анализа распределения скоростных характеристик сейсмического фундамента.

Диапазон гипотез, касающихся происхождения цепи хребтов Альфа-Менделеева и заключенных между ними и хребтом Ломоносова котловин Макарова и Подводников, весьма широк, и в настоящее время, в отличие от Евразийского бассейна, невозможно назвать концепцию, которая была бы превалирующей. Основные предположения сводятся к следующему:

- Перечисленные хребты и котловины являются опущенным платформенным блоком. В частности, указывается на черты сходства аномалий магнитного поля этой области и магнитных аномалий над регионами Сибирской платформы: Анабарским щитом и Тунгусской синеклизой [Верба и Петрова, 1986; Волк и др., 1996; Киселев, 1986].

- Цепь поднятий хребтов Альфа-Менделеева образует базальтовую провинцию, которая образовалась в результате прохождения этой области над «горячей точкой» при раскрытии Канадского бассейна в юрско-меловое время [Lane, 1997; Van Wagoner et al., 1986].

- Вся или большая часть области имеет базальтовый фундамент спредингового происхождения, причем положение и ориентировка осей спрединга изменялись во времени [Гуревич и Мащенков, 2004; Lawver & Scotese, 1990; Maschenkov et al., 1999].

- Хребты Альфа-Менделеева сложены шовным межплитным островодужным комплексом, в то время как котловины Макарова и Подводников образовались как задуговые моря [Зоненшайн и др., 1990; Карасик и др., 1984; Rowley et al., 1985].

- Хребты Альфа-Менделеева образуют базальтовое плато, подобное плато Онтонг-Джава и Манихики [Forsyth et al., 1986].

Сам перечень приведенных выше концепций, далеко друг от друга отстоящих, взаимоисключающих, но, тем не менее, имеющих своих сторонников, говорит о слабости исходной фактуры - бедности геолого-геофизических данных. Вместе с тем уязвимость высказанных предположений различна, что мы и постараемся показать на примерах анализа конкретных геофизических данных.

В нашей работе выполнен комплексный анализ геофизических и батиметрических данных с целью раскрытия последовательности событий, приведших к формированию современной структуры Евразийской котловины и хребта Ломоносова. При этом использованы как обновленные базы данных: составленные во ВНИИОкеангеология гриды магнитных и гравитационных аномалий, сводка данных сейсмического профилирования и точечных зондирований, постоянно обновляемые в Интернете батиметрические данные, так и передовые технологии анализа этих данных: (i) амплитудно-частотный анализ аномалий потенциальных полей с использованием двухмерных спектров Фурье; (ii) расчет корреляции наблюденных магнитных аномалий и теоретических аномалий от рельефа дна; (iii) изучение источников аномалий силы тяжести путем модельных расчетов на нескольких трансектах, пересекающих все глубоководные структуры.

При анализе сейсмических материалов использованы результаты типизации волновых полей региона, подразделяющие изучаемый регион по числу фиксируемых сейсморазведкой осадочных горизонтов.

 

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И БАТИМЕТРИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рассмотрим, какие структуры и следы процессов формирования фундамента региона проявлены в анализируемых нами геофизических и батиметрических материалах.

Рисунок 1

На рис. 1 представлена карта теневого рельефа дна Евразийского бассейна, хребта Ломоносова, хребтов Альфа-Менделеева, построенная по батиметрическим данным 2003 года. Стоит внимательно присмотреться к тем особенностям рельефа, которые выявились на батиметрической карте совсем недавно, в процессе наращивания и детализации данных. Если еще на карте, изданной в 1990 году, хребет Ломоносова представлялся единой линейно вытянутой вдоль 140-го меридиана структурой, с небольшим искривлением прямолинейности в приполюсной части и раздутием в сторону котловины Подводников вблизи 85° с.ш., то на картах 2003 года ясно видны по крайней мере три разнородных сегмента. Центральный сегмент, состоящий из нескольких гряд, развернутых относительно генерального простирания хребта и вытянутых примерно вдоль 170-го меридиана, не столько параллелен тому отрезку хребта Гаккеля, который противостоит ему на противоположном борту котловины Амундсена, сколько направлен навстречу отрезку хребта Гаккеля к западу от 60° в.д. Котловины Амундсена и Нансена рассечены в разных направлениях ступенями, желобами и вытянутыми впадинами, отражающими неотектонический этап эволюции региона и наверняка часто унаследованными от структур фундамента. Особо примечательным выглядит пояс деформаций, протягивающихся от центрального сегмента хребта Ломоносова через котловину Амундсена к хребту Гаккеля. Отдельные фрагменты рифтовой долины хребта Гаккеля между 30 и 60° в.д. параллельны простиранию этого пояса. Далее пояс прослеживается через котловину Нансена к архипелагу Шпицберген. Северо-западный берег Северо-Восточной Земли Шпицбергена просматривается как один из элементов пояса.

Другой примечательной особенностью батиметрических карт являются ступени рельефа в восточной части котловин Евразийского бассейна, ступени, направление которых параллельно двум линейным структурам континентального склона в области сопряжения Евразийского бассейна и шельфа моря Лаптевых.

Хребты Альфа и Менделеева, наряду с чертами сходства, выражающимися в том, что протяженность отдельных поднятий обычно невелика и не превышает 100-200 км, тем не менее четко сегментированы. Хорошо прослеживается понижение рельефа, отходящее от котловины Макарова и разделяющее эти хребты, а также понижение в районе сейсмопрофиля СЛО-2000, отделяющее южную часть хребта Менделеева (плато Арлис) от его северной части.

Остаточные гравитационные аномалии, карта которых представлена на рис. 2, получены путем вычитания аномалий, вычисленных по гармоникам двухмерного спектра Фурье с длиной волны Т > 250 км, из наблюденных аномалий Фая. Такого рода фильтрация позволяет получить в чистом виде карту коротко- и средневолновых гравитационных аномалий, т.е. карту, в наименьшей степени несущую в себе влияние крупных форм рельефа: хребтов и котловин и, соответственно, в большей степени отражающую внутреннюю структуру фундамента региона, чем карта исходных аномалий [Глебовский и др., 2002].

Рисунок 2

Гравитационные аномалии Евразийского бассейна характеризуются четкой зональностью. В центре по оси бассейна протягивается ярко выраженный пояс положительных аномалий, совпадающих в плане с хребтом Гаккеля. Ширина аномальной зоны, как и ширина хребта, составляет 160-200 км. Вдоль оси хребта протягивается цепочка интенсивных отрицательных аномалий силы тяжести, наблюдаемых над расположенной здесь рифтовой долиной.

Характер гравитационных аномалий в котловинах Нансена и Амундсена резко изменяется на линии раздела, протягивающейся от северного полюса примерно по меридиану 75° в.д. в Карское море. К западу от этой линии градиентные зоны и локальные (с периодом 250 км) гравитационные аномалии котловин ориентированы в основном вдоль их окраин или трансформно к окраинам и к хребту Гаккеля. Восточнее меридиана 75° в.д. картина аномалий резко отлична: аномалии и градиентные зоны расположены под углом 30-40° к хребту Гаккеля и окраинам котловин Нансена и Амундсена и, как правило, не пересекают и не рассекают хребет.

Переход от котловины Нансена к континентальному склону маркируется цепью интенсивных положительных аномалий, окаймляющих континентальный склон почти по всей периферии Северного Ледовитого океана. Природа этих аномалий в редукции Фая на границе шельф-океан, связанная именно с характером самой редукции, наиболее полно раскрыта в работах В.А. Литинского [1972]. Суть заключается в том, что влияние мантийного подъема начинает чувствоваться на краю шельфовой области еще до выхода на континентальный склон, где оно уравновешивается возрастающей глубиной водной толщи и увеличением мощности осадочного чехла.

Вполне естественно, что наиболее ярко выраженными в гравитационном поле дизъюнктивными структурами Евразийского бассейна являются дивергентная граница рифтовой зоны и разломы, отделяющие глубоководные котловины от континентального шельфа. В то же время четко выделяются разломы, протягивающиеся вдоль оси хребта Гаккеля на расстоянии 80-100 км от нее, отделяющие хребет от глубоководных котловин, - ситуация, отличная от Атлантики, где такого рода переходы совершаются постепенно. В котловине Амундсена, так же, как и в котловине Нансена, преобладают структуры, отнюдь не согласные с простиранием хребта Гаккеля и не ортогональные хребту (картина, которую мы наблюдаем в гравитационном поле котловин вблизи срединных хребтов Атлантического и Тихого океанов). В обеих котловинах наблюдаются градиентные зоны, параллельные прямолинейным отрезкам Лаптевоморского континентального склона. Следует обратить также внимание на пояс аномалий, прослеживающихся (с левым сдвигом) от отрезка хребта Гаккеля между 30 и 60° в.д. через центральный сегмент хребта Ломоносова и далее в юго-западную часть котловины Подводников.

Вероятно, важную роль играет разлом, прослеживаемый примерно от 80° в.д. на шельфе Карского моря и протягивающийся по другую сторону от хребта Гаккеля в район северного полюса. К западу от него разрывные структуры глубоководных котловин составляют единую систему с разломами хр. Гаккеля. К востоку - они, как правило, не пересекают хребет и не параллельны его бортам. Значение этого разлома в кайнозойской истории Евразийского бассейна может быть проиллюстрировано картой теневого рельефа гравитационных аномалий (рис. 3). Структура, относящаяся к морфологически выраженному хребту Гаккеля, хорошо видна на этой карте (А). Если мы попытаемся восстановить ситуацию, которая существовала 10-12 млн. лет назад (вероятный возраст хребта Гаккеля), то увидим, что две градиентные зоны, типа зон, сопутствующих трансформным разломам, объединяются в одну линию (см. рис. 3, Б). Становится очевидным, что направление спрединга при формировании прилегающих участков современных котловин Нансена и Амундсена было иным, чем во время формирования хребта Гаккеля, и это направление параллельно континентальному склону в Хатангско-Ломоносовской зоне.

Рисунок 3

Хребет Ломоносова, ограничивающий с севера котловину Амундсена, предстает в гравитационном поле как существенно неоднородная структура. Если генеральное простирание структур в Канадско-Гренландском и Прилаптевоморском сегментах хребта просматривается вдоль 140-го меридиана, то в центральном сегменте оно составляет 160-170°. Заметим также, что центральный сегмент отмечен группой интенсивных изометрических короткопериодных аномалий, в то время как конечные сегменты хребта характеризуются более спокойными аномальными полями. В гребневой части хребта Ломоносова внутри этих сегментов фиксируются полосы короткопериодных аномалий, наблюдаемых обычно над складчатыми структурами. Кроме того, между 85 и 87° с.ш. отчетливо прослеживается пояс поперечных структур фундамента хребта Ломоносова (не выраженный в рельефе дна), протягивающийся в котловину Амундсена.

Гравитационные аномалии котловины Макарова представляют симметричную картину. Осевой максимум в центре котловины вытянут примерно параллельно 120-му меридиану, по обе стороны от него расположены минимумы. С юго-западной стороны аномалии срезаны и как бы сдвинуты левым сдвигом, линия которого пересекает также и хребет Ломоносова.

Если батиметрические карты отражают в основном неотектонический этап развития региона (а внутреннюю структуру фундамента только в той мере, в какой неотектонические структуры являются унаследованными), то гравиметрические аномалии отображают как неотектонические подвижки, так и структуры, сформировавшиеся за всю палеотектоническую историю региона. Однако в наиболее чистом виде палеотектонические структуры земной коры отражаются в магнитных аномалиях, на рисунок которых неотектонический этап развития влияет в наименьшей степени.

На рис. 4 представлена схема короткопериодных (отфильтрованных) магнитных аномалий Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана и хребта Ломоносова. Наряду с многократно изученной и описанной в литературе полосовой структурой аномалий, на схеме виден ряд особенностей этой структуры, внимание на которые обращается гораздо реже. Прежде всего, это уменьшение числа достоверно прослеживаемых полосовых аномалий в направлении с запада на восток. Во-вторых, на картах ярко выражена поперечная сегментация Евразийского бассейна, чередование зон с выдержанным простиранием аномалий и зон, в которых аномалии осложнены многочисленными поперечными нарушениями. Далее заметим явную асимметрию в рисунке аномалий относительно современной оси спрединга, располагающейся в рифтовой долине хр. Гаккеля, асимметрию, особенно заметную к востоку от 75° в.д. При этом область полосовых аномалий в котловине Амундсена заметно шире, чем в котловине Нансена. В то же время их направление отличается от направления полосовых аномалий в пределах хр. Гаккеля. Наконец, при приближении к континентальному склону моря Лаптевых, южнее 80° с.ш., аномалии на продолжении рифтовой долины хр. Гаккеля прослеживаются лишь в узкой зоне.

Рисунок 4

Обратим также внимание на пояс положительных и сопряженных отрицательных аномалий, протягивающийся от центрального сегмента хр. Ломоносова через котловину Амундсена, хребет Гаккеля и котловину Нансена в желоб Святой Анны, к восточной границе Земли Франца-Иосифа, и далее в Северо-Баренцевскую впадину.

Чрезвычайно важной, как нам представляется, особенностью магнитного поля в Прилаптевоморской части Евразийского бассейна является то, что короткопериодные аномалии вытянуты вдоль континентального склона, а не вдоль хр. Гаккеля. Такое же направление короткопериодных аномалий фиксируется и на прилегающем к Лаптевоморскому шельфу сегменте хр. Ломоносова.

Важная дополнительная информация о составе и строении фундамента исследуемой области получена при изучении корреляции измеренных магнитных аномалий и теоретических аномалий, вызванных рельефом дна. Решение задачи могло быть более строгим, если бы имелась возможность вместо рельефа дна использовать рельеф фундамента. Однако скудность сейсмической информации не позволяет построить поверхность фундамента с необходимой для решения детальностью (данные о рельефе и о магнитных аномалиях вводились по сетке 5 × 5 км). Следует в то же время учесть, что мощность неконсолидированных осадочных толщ (как правило, слабо магнитных) составляет на большей части хребтов первые сотни метров, что гораздо меньше, чем перепад глубин над гребнями хребтов и над разделяющими и окружающими их впадинами. Таким образом, можно считать, что осредненные характеристики вполне реально отражают различия в вещественном составе хребтов и окружающих их впадин и котловин.

Установление факта прямой корреляции магнитных аномалий и рельефа говорит о сравнительно однородной намагниченности пород, слагающих формы рельефа, и дает возможность рассчитывать среднюю величину намагниченности этих пород. Положительная корреляция магнитных аномалий и форм рельефа может служить фактом, определяющим генезис тех или иных участков дна.

При оценке достоверности и значимости вычисленных коэффициентов корреляции необходимо учитывать много факторов. Источником магнитных аномалий чаще всего являются породы складчатого или кристаллического фундамента, то есть методически строго мы должны были бы рассчитывать теоретические аномалии от рельефа акустического фундамента, а не от рельефа дна. Но исследуемая область Северного Ледовитого океана пересечена лишь редкими сейсмическими профилями, и построение достоверной карты рельефа фундамента этой области в настоящее время невозможно. С другой стороны, известно, что хребты и другие положительные формы рельефа в большинстве случаев покрыты осадочным чехлом небольшой мощности (первые сотни метров), что значительно меньше перепада глубин - величины, участвующей в расчете теоретической аномалии.

Как известно, спрединговые хребты сложены блоками прямо и обратно намагниченных пород и определенное направление намагниченности не привязано к тем или иным формам рельефа, за исключением узкой полосы прямо намагниченных пород в осевой зоне (аномалия 1). Таким образом, вычисляемый в скользящем окне коэффициент корреляции в пределах области развития спрединговых полосовых аномалий должен быть близок к нулю. И действительно, нулевые значения коэффициента свойственны хребту Гаккеля на всем его протяжении, от пролива Фрам на западе до моря Лаптевых на востоке (рис. 5). Уверенная положительная корреляция наблюдается над приполюсной частью хр. Ломоносова и над его Прилаптевоморской частью, в то время как центральный сегмент хребта Ломоносова отличается по этому параметру (как и другими характеристиками) от его крайних сегментов: значения коэффициента корреляции над этим сегментом близки к нулевым.

Рисунок 5

Наиболее уверенная бесспорная положительная корреляция магнитных аномалий и рельефа наблюдается над хребтом Альфа. Контур значений коэффициента корреляции ρ > 0.3, принятый нами за уровень достоверности, охватывает весь хребет Альфа, а большая его часть попадает в контур, где ρ > 0.5 - весьма высокое значение, если учесть все факторы, вносящие осложнения в изучение взаимосвязи и снижающие, в конечном счете, вычисленный коэффициент. Вычисление эффективной намагниченности форм рельефа дает среднюю величину 8 А/м. Это значение намагниченности слишком велико для океанических базальтов, для которых характерен диапазон значений 2-5 А/м (за исключением молодых плиоцен - четвертичных базальтов). С другой стороны, это значение прямо совпадает с величиной намагниченности раннемеловых базальтовых покровов Земли Франца-Иосифа, остаточная намагниченность которых изменяется в пределах 7.1-9.2 А/м, а индуктивная добавляет к этой величине 0.5-0.8 А/м [Пискарев и Ковалева, 1975]. Столь высокие значения остаточной намагниченности вообще характерны для трапповых толщ мелового возраста, в то время как с удревлением возраста базальтов трапповых провинций величина их остаточной намагниченности падает.

Связь магнитных аномалий и рельефа просматривается и над краевыми сегментами хребта Ломоносова. Сегменты хребта Ломоносова, характеризующиеся наличием корреляции магнитных аномалий и рельефа, имеют среднюю эффективную намагниченность форм рельефа в диапазоне 2-4 А/м. Такие значения намагниченности свойственны толщам складчатого или кристаллического фундамента, в состав которых входят магматические и метаморфические породы основного состава.

Сейсмические данные о строении осадочного чехла, фундамента и глубинных границах в земной коре региона весьма скудны. Профили ГСЗ, выполненные российскими исследователями, показаны на рис. 1. В последние годы проведено также обобщение и сведение в единый банк данных результатов многочисленных точечных зондирований, выполненных на протяжении нескольких десятилетий. Анализ этих данных еще продолжается, но уже первые результаты, касающиеся ареалов распространения осадочного чехла, сложенного различным количеством сейсмических горизонтов, и ареалов, различных по пластовым скоростям типов акустического фундамента [Дараган-Сущова и Поселов, 2002], дают возможность по-новому взглянуть на геологическую эволюцию региона.

Прежде всего, сейсмическими данными подтверждается существование границы разнородного фундамента в котловине Нансена. В области, прилегающей к хребту Гаккеля, наблюдается разрез с 5-6 горизонтами осадочных пород, причем наблюдаемая картина волновых полей в целом схожа с картиной периферийных площадей западной части Евразийской котловины [Дараган-Сущов и др., 2002]. Прилегающая к шельфу часть котловины Нансена характеризуется совсем другим строением осадочного чехла, состоящего из 4 горизонтов, и по совокупности сейсмических параметров - более древним фундаментом. В центральной части котловины Амундсена (восточнее 90° в.д.) число осадочных слоев увеличивается как в направлении хребта Ломоносова, так и к хребту Гаккеля. В то же время к западу от 90° в.д. в котловине Амундсена при приближении к хребту Гаккеля наблюдается постепенное уменьшение числа слоев осадочных пород до 1-2 - картина, соответствующая гипотезе непрерывного спрединга с осью на хребте.

 

ДАННЫЕ ГСЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Российские исследования методом ГСЗ в исследуемом регионе выполнены вдоль трех профилей, положение которых показано на рис. 1: профиль СЛО-92, пересекший прилаптевоморский участок хребта Ломоносова; протяженный профиль СЛО-89-91, прошедший от шельфа Восточно-Сибирского моря через котловины Подводников и Макарова к отрогам хребта Ломоносова в его приполюсной части, и профиль Арктика-2000, пересекший хребет Менделеева.

Профиль СЛО-92 показал, что строение земной коры Прилаптевоморского блока хребта Ломоносова близко к типичной картине континентальной земной коры шельфовых областей. Общая мощность коры достигает 28-29 км, мощность гранито-метаморфического слоя возрастает от примерно 5 км на западе до 10 км на восточном фланге хребта Ломоносова. Пересеченный участок котловины Амундсена обладает типично океанической земной корой, мощность консолидированной коры составляет здесь 6-7 км. В котловине Подводников зафиксирован переходный тип земной коры, подошва которой залегает на глубине 20-22 км.

В отличие от этого, на профиле Арктика-2000 отмечены особенности, нечасто встречающиеся при сейсмических наблюдениях над континентальными структурами. Подошва земной коры хребта Менделеева залегает на глубине 30-32 км, но большая часть разреза консолидированной коры сложена высокоскоростными толщами, скорость сейсмических волн в которых свойственна базитовому слою земной коры [Заманский и др., 2002].

Для выполненного нами плотностного моделирования земной коры Евразийской части Северного Ледовитого океана особое значение имели результаты ГСЗ по протяженному профилю СЛО-89-91, на который как бы опирались наши расчетные модели. Интерпретация геофизических данных по данному трансекту неоднократно проводилась и публиковалась [Верба, 1996; Павленкин и др., 1996; Arctic Ridges, 1994]. На протяжении всего участка профиля, проходящего по котловине Подводников, земная кора по своим параметрам принадлежит к некоторому переходному типу. Общая мощность коры находится в пределах 15-19 км. Верхний слой консолидированной коры мощностью в 3-5 км с равным основанием может быть отнесен к образованиям гранито-метаморфического фундамента, либо к слою 2 океанической земной коры (подобранная плотность в пределах 2.70-2.72 г/см3). Отрезок профиля, проходящий над отрогами хребта Менделеева, фиксирует образования, аналогичные по плотности типичной «верхней» континентальной коре, однако нижний «базальтовый» слой земной коры на этом участке редуцирован. Котловина Макарова по данным плотностного моделирования представляется типично океаническим образованием с общей мощностью консолидированной земной коры порядка 8 км. В конце профиля зафиксирован переход к континентальной земной коре хребта Ломоносова.

Рисунок 6     Рисунок 7

Построение модельных разрезов (см. рис. 6-9) произведено с использованием программы решения обратной задачи гравиразведки на основе сеточной аппроксимации. Программа позволяет производить подбор плотностей тел в заданных пределах изменений, при закрепленной геометрии разреза и всего нижнего полупространства.

Рисунок 8     Рисунок 9

Представленный на рис. 6 разрез проходит по профилю от Таймырского шельфа до хр. Менделеева и опирается на сейсмические данные только при пересечении геотрансекта СЛО-89-91 и вблизи сибирского окончания хр. Ломоносова (профиль СЛО-92). Континентальная земная кора Таймырского шельфа сменяется на профиле океанической корой Евразийского бассейна, в которой особым блоком по положительным аномалиям силы тяжести выделяются образования хребта Гаккеля. Хребет Ломоносова, так же, как и хребет Менделеева, имеет характеристику континентальной земной коры пониженной мощности. В консолидированной земной коре котловины Подводников положительными гравитационными и магнитными аномалиями фиксируются зоны, в которых «верхняя» кора, по-видимому, обогащена внедренными в нее телами основных магматических пород.

На рис. 7 показан разрез по профилю от шельфа Северной Земли до хребта Менделеева. Профиль также опирается на сейсмические данные при пересечении геотрансекта СЛО-89-91, данные ГСЗ по профилю через хребет Ломоносова СЛО-92 и данные о мощности и строении осадочного чехла, содержащиеся в ряде обобщающих работ. Континентальная земная кора Северо-Земельского шельфа сменяется на профиле океанической корой Евразийского бассейна, в которой также особым блоком выделяются образования хребта Гаккеля. Мощность осадочного чехла при этом убывает от 3-4 км на континентальном борту котловины Нансена до 0-1.5 км в зоне перехода от котловины Амундсена к хребту Ломоносова. Хребет Ломоносова, так же, как и хребет Менделеева в конце профиля, имеет характеристику континентальной земной коры пониженной мощности, глубина поверхности М - 25-27 км. В земной коре хребта Ломоносова положительными гравитационными аномалиями фиксируется область (ПК 810-900), в которой «верхняя» кора, по-видимому, обогащена внедренными магматическими породами основного состава.

Показанный на рис. 8 разрез по профилю, протягивающемся от шельфа Карского моря до хребта Альфа, опирается на сейсмические данные геотрансекта СЛО-89-91, на данные сейсмических исследований, выполненных при пересечении хребта Ломоносова и хребта Альфа в исследовательских рейсах судна «Полярштерн» в 1995 и 1998 годах, а также на данные о мощности и строении осадочного чехла, содержащиеся в обобщающих работах. Континентальная земная кора шельфа северной части Карского моря сменяется на профиле океанической корой Евразийского бассейна с отдельным блоком пород, слагающих хребет Гаккеля. Мощность осадочного чехла убывает от 3 км вблизи континентального борта котловины Нансена до 0.5-0 км в зоне перехода от котловины Амундсена к хребту Ломоносова. Хребет Ломоносова, так же, как отроги хребта Менделеева и хребет Альфа в конце профиля, характеризуются континентальным типом земной коры пониженной мощности, глубина поверхности М - 22-28 км. Земная кора хребта Ломоносова на участке пересечения ее профилем характеризуется повышенной плотностью «верхней» коры, что, по-видимому, связано с обогащением ее магматическими породами основного состава.

Разрез по профилю, проходящему от шельфа Баренцева моря до хребта Альфа (рис. 9), опирается на сейсмические данные профиля, выполненного Полярной морской геологоразведочной экспедицией методом преломленных волн в 1986 году на шельфе Баренцева моря и на континентальном склоне в бортовой части котловины Нансена, на данные сейсмических исследований «Полярштерн» в приполюсной области в 1995 году, а также на данные о мощности и строении осадочного чехла, содержащиеся в обобщающих работах. Континентальная земная кора шельфа северной части Баренцева моря сменяется на профиле океанической корой Евразийского бассейна, в которой выделяется широкая зона хребта Гаккеля. Мощность осадочного чехла в котловине Нансена составляет порядка 2 км, а в котловине Амундсена - 1.5-2 км, уменьшаясь лишь в зоне перехода к хребту Ломоносова. Хребет Ломоносова, так же, как хребет Альфа в конце профиля, характеризуется континентальным типом земной коры пониженной мощности, с глубиной залегания поверхности М - 23-25 км. Земная кора хребта Ломоносова на участке пересечения ее профилем разнотипна. Удаленный от Евразийской котловины блок характеризуется повышенной плотностью «верхней» коры, в составе которой, по всей видимости, преобладают породы основного состава.

Таким образом, плотностное моделирование, опирающееся на данные ГСЗ и вбирающее в себя прочую геолого-геофизическую информацию, позволило выявить или же наглядно представить ряд кардинальных характеристик земной коры региона. В Евразийском бассейне важно, прежде всего, отметить наложенный характер хребта Гаккеля, имеющего резкие границы, а не постепенные переходы к котловинам, как это наблюдается на большей части срединно-океанических хребтов. На моделях наглядно показана разнородность хребта Ломоносова и неправомерность распространения на весь хребет характеристик, измеренных или рассчитанных при единичных пересечениях хребта. Фундамент котловины Подводников предстает сложнопостроенным, включающим в себя толщи повышенной плотности, представленные, по-видимому, породами основного состава. Наконец, земная кора хребтов Менделеева и Альфа имеет повышенную плотность, что совпадает с данными сейсмических исследований о высоких скоростях продольных волн верхней части разреза консолидированной коры.

 

ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНДАМЕНТА

По результатам анализа характеристик потенциальных полей и по данным моделирования земной коры составлена схема районирования фундамента Евразийской части Северного Ледовитого океана, представленная на рис. 10.

Рисунок 10

В Евразийском бассейне симметрично относительно современной оси разрастания очерчивается фундамент сравнительно узкого блока хребта Гаккеля. В западной части Евразийского бассейна ширина хребта составляет 200 км, в центральной - 160 км, при подходе к континентальному склону моря Лаптевых хребет сужается до 100 км и менее. Возраст базальтового фундамента на флангах хребта Гаккеля, скорее всего, соответствует хрону 5 аномалии, т.е. не более 10-12 млн. лет. В таком случае средняя скорость разрастания океанической коры в бассейне находилась в этот период в диапазоне 1-2 см/год.

История разрастания дна остальных участков Евразийского бассейна отнюдь не выглядит столь же простой. Океаническое дно в проливе Фрам (за пределами хребта Гаккеля), исходя из современных представлений об эволюции этого региона, должно было разрастаться в эоцен-миоценовое время, в промежутке 40-10 млн. лет. Однако отсутствие четкой симметрии аномалий, следы в магнитных аномалиях перескоков оси спрединга, небольшая ширина глубоководного дна пролива - все это заставляет предполагать возможные перерывы разрастания.

Далее на восток, между Баренцевоморским шельфом и Канадско-Гренландским участком хр. Ломоносова, располагаются самые широкие участки котловин Нансена и Амундсена, ширина которых составляет 260 и 350 км. Рисунок полосовых аномалий в этой части Евразийского бассейна наиболее четкий, распределение глубин дна океана ближе всего к симметричному, и разрастание дна котловин Нансена и Амундсена, возможно, проходило здесь относительно постоянно на протяжении всего третичного периода.

Участок Евразийского бассейна, протягивающийся от Северного полюса к Карскому шельфу, характеризуется картиной аномалий, свойственной зонам сдвиговых (а возможно, и поперечных раздвиговых) деформаций. Возросшая относительная ширина котловины Амундсена, а также характер гравитационных аномалий в этой зоне свидетельствуют о том, что домиоценовая ось разрастания находилась, вероятно, в современной котловине Амундсена, а резкий изгиб рифтовой зоны хребта Гаккеля явился результатом перескока и изменения направления оси разрастания. Этому предположению удовлетворяет совокупность всех магнитометрических, гравиметрических и батиметрических данных об асимметрии Евразийского бассейна, прослеживаемой и далее на восток, - данных, подкрепленных результатами анализа материалов точечных сейсмических зондирований.

Сегодня нельзя определенно говорить о строении и времени формирования океанического фундамента в пришельфовой части котловины Нансена. Ясно лишь, что этот фундамент был сформирован в дотретичное время. То же самое можно сказать и о фундаменте котловин Нансена и Амундсена вблизи Лаптевского континентального склона, с той лишь разницей, что в этой части котловины Амундсена наблюдаются структуры, обязанные своим происхождением палео-спредингу. В то же время нет оснований не согласиться с заключением Хинца и др. [Hinz et al., 1998] о том, что новая кора, начиная с олигоцена, формировалась частично в Хатангско-Ломоносовской зоне, являющейся юго-восточной границей Евразийского бассейна.

Хребет Ломоносова предстает четко сегментированной структурой. Фундамент прилаптевоморской части формировался, по-видимому, в тесной взаимосвязи с процессами, формировавшими фундамент прилегающей области Евразийского бассейна в дотретичное время. Канадско-Гренландский сегмент хребта Ломоносова включает область, в которой развита верхняя кора базитового состава, область, границы которой четко очерчиваются по усиленному рисунку магнитных аномалий.

В то же время совершенно инородным телом на хребте Ломоносова выглядит центральный сегмент, в котором гранито-метаморфический слой коры, по-видимому, отсутствует полностью и в котором два преобладающих направления секущих структур, вероятно, параллельны зонам палеоспрединга и сопряженным зонам сжатия.

Характер магнитных аномалий над хребтами Альфа и Менделеева, большей части котловин Подводников и Макарова свидетельствует о том, что источниками аномалий служат тела базит-гипербазитовых пород с присущей магматическим породам этого состава высокой эффективной намагниченностью. Коренное отличие хр. Альфа от хр. Менделеева заключается в том, что верхняя часть разреза консолидированных пород хр. Альфа представлена, по-видимому, сравнительно однородно намагниченными базальтами трапповой формации, аналогично развитым на архипелаге Земля Франца-Иосифа.

В последние годы, в связи с обсуждением проблемы внешней границы континентального шельфа России, активно обсуждается вопрос, можно ли рассматривать хребты Ломоносова и Менделеева как подводные продолжения структур континентального шельфа, что весьма важно, в свете формулировок Конвенции ООН по морскому праву. В зоне сочленения этих хребтов с шельфом не наблюдается резких перепадов глубин и изменений характера рельефа дна, т.е. геоморфологически структуры хребтов не отделены от шельфа. При анализе внутренней структуры земной коры этих хребтов и при попытках воссоздать историю их формирования вырисовываются черты общей с прилегающим шельфом геотектонической истории. Вопрос о том, считать ли земную кору хребтов Ломоносова и Менделеева континентальной, не стоит. И по мощности, и по строению земная кора этих хребтов, безусловно, принадлежит к континентальному типу.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В заключение хотелось бы отметить, что окончательное решение или, по крайней мере, существенное продвижение в решении спорных вопросов эволюции Евразийского бассейна и Центрально-Арктических хребтов может быть достигнуто только после выполнения новых геолого-геофизических съемочных работ и бурения в глубоководной области Северного Ледовитого океана хотя бы небольшого числа картировочных скважин. В то же время анализ уже имеющихся геофизических материалов позволяет поставить под сомнение многие сложившиеся представления и предложить новые варианты согласованной интерпретации данных, что может быть важно при проектировании будущих исследований.

Основные выводы из проделанной работы сводятся к следующему:

- В Евразийском бассейне ось спрединга занимает современное положение не более 10-12 млн. лет. За это время сформировалась структура хр. Гаккеля, ширина которого изменяется от 200 км в западной части бассейна до 160 км - в центральной и менее 100 км - вблизи континентального склона и шельфа моря Лаптевых.

- В третичное время, возможно, вплоть до миоцена, ось спрединга в восточной части Евразийского бассейна (восточнее 75° в.д.) занимала положение в современной котловине Амундсена и была ориентирована под острым углом к современной оси разрастания. Возможно, что перескок оси и изменение ориентировки оси разрастания имели место в третичное время неоднократно.

- Прилегающая к шельфу часть котловины Нансена и прилаптевоморская часть всего Евразийского бассейна были частями глубоководного океанического бассейна уже в меловой период.

- Хребет Ломоносова является четко сегментированной структурой. Вблизи Евразийской и Канадско-Гренландской окраин он сложен земной корой с мощным гранито-метаморфическим слоем. Центральный сегмент хр. Ломоносова отличается не только ориентировкой рельефа и структур фундамента, но и тем, что «верхняя» кора сложена породами базитового состава.

- Система хребтов Альфа-Менделеева представляется мегаструктурой, фундамент которой содержит тела базит-гипербазитовых пород. В то же время разрез консолидированных толщ хребта Альфа в верхней своей части включает, по-видимому, трапповые толщи, аналогичные по магнитным свойствам трапповым толщам Земли Франца-Иосифа. В пределах хребта Менделеева признаки траппового магматизма в геофизических полях отсутствуют.

В заключение статьи автор приносит благодарность своим коллегам Л.А. Дараган-Сущовой и В.Ю. Глебовскому за плодотворное обсуждение затронутых в статье проблем.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Верба М.Л. Эмерджентный переход океанической коры в континентальную в Северном Ледовитом океане // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1996. Вып. 1. С. 172-182.

2. Верба В.В., Петрова А.А. Сравнительная характеристика аномальных магнитных полей Амеразийского суббассейна и древних щитов Евразии и Северной Америки // Структура и история развития Северного Ледовитого океана. Л.: Севморгеология, 1986. С. 80-86.

3. Волк В.Э., Верба В.В., Раевский С.С., Харитонова Л.Я. Исследования магнитоактивной коры Северного Ледовитого океана // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1996. Вып. 1. С. 21-37.

4. Глебовский В.Ю., Зайончек А.В., Каминский В.Д., Мащенков С.П. Цифровые базы данных и карты потенциальных полей Северного Ледовитого океана // Российская Арктика: Геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. С. 134-141.

5. Гуревич Н.И., Мащенков С.П. Типы коры геоструктур глубоководного арктического бассейна // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2000. Вып. 3. С. 9-32.

6. Дараган-Сущов Ю.И., Дараган-Сущова Л.А., Поселов В.А. К вопросу о стратиграфии осадочного чехла Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. Вып. 4. С. 103-113.

7. Дараган-Сущова Л.А., Поселов В.А. Анализ распределения пластовых скоростей в разрезах Евразийского бассейна // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. Вып. 4. С. 31-39.

8. Заманский Ю.Я., Иванова Н.Н., Лангинен А.Е., Сорокин М.Ю. Сейсмические исследования в экспедиции «Арктика-2000» // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. Вып. 4. С. 31-24.

9. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натанов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М.: Недра, 1990. Кн. 1, 327 с; Кн. 2, 336 с.

10. Карасик A.M. Магнитные аномалии хребта Гаккеля и происхождение Евразийского суббассейна Северного Ледовитого океана // Геофизические методы разведки в Арктике. Л.: Изд-во НИИГА, 1968. Вып. 5. С. 8-19.

11. Карасик A.M., Устрицкий В.И., Храмов А.Н. История формирования Северного Ледовитого океана. Геология Арктики. Докл. 27 МГК. Т. 4. М., 1984. С. 151-159.

12. Киселев Ю.Г. Глубинная геология Арктического бассейна. М.: Недра, 1986. 224 с.

13. Литинский В.А. О влиянии неотектоники и современных движений на гравитационное поле шельфа // Геофизические методы разведки в Арктике. Вып. 7. Л.: НИИГА, 1972. С. 18-34.

14. Павленкин А.Д., Поселов В.А., Буценко В.В. Структура литосферы по геотраверсам ГСЗ в Арктике // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1996. Часть 2. С. 145-155.

15. Пискарев А.Л., Ковалева Г.А. Петрофизические характеристики трапповой толщи острова Земли Александры // Геофизические методы разведки в Арктике. Л.: НИИГА, 1975. Вып. 10. С. 52-56.

16. Arctic Ridges: Results and Planning // Workshop Report. AWI. Germany: Kiel, 1994. P. 51.

17. Forsyth D.A., Asudeh I., Green A.G., Jackson H.R. Crustal structure of the northern Alpha Ridge beneath the Arctic Ocean // Nature. 1986. Vol. 322. P. 349-352.

18. Hinz K., Block V., Delisle G. et al. Deformation of continental lithosphere on the Laptev Sea shelf, Russian Arctic // Abstracts. III International conference on Arctic margins (ICAM III). Germany: Celle, 1998. P. 85.

19. Jokat W., Weigelt E., Kristoffersen Y.. Rasmussen Th., Schoene T. New insights into the evolution of the Lomonosov Ridge and the Eurasian Basin // Geophys. J. Int. 1995. Vol. 122. P. 378-392.

20. Kristoffersen Y. The Eurasia Basin: an update from a decade of geoscientific research // Polarforschung. 2000. Vol. 68. P. 11-18.

21. Lane L.S. Canada basin, Arctic Ocean: Evidence against a rotational origin // Tectonics. 1997. Vol. 16. № 3. P. 363-387.

22. Lawver LA., Scotese C.R. A review of tectonic models for the evolution of the Canada Basin // The Arctic Ocean Region / Ed. A. Grantz, L. Johnson, J.F. Sweeney / The Geology of North America. 1990. Vol. L. P. 593-618.

23. Maschenkov S.P., Brozena J.M., Kovacs L.C., Glebovskiy V.Yu., Zayonchek A.V., Childers V.A., Daniel E.D. New Compilation of Potential Field and Bathymetry Maps on the Basis of Joint Digital Processing of US and RF Data Set in the High Seas Arctic // Spring Meeting of the American Geophysical Union. Boston MA. June 1-4. 1999.

24. Roeser H.A., Hinz K., Piskarev A.L., Neben S. Seafloor spreading at the transition from the Eurasia basin to the Laptev shelf // Abstracts. ICAM III. Germany: Celle, 1998. P. 155.

25. Rowley D.G., Lottes A., Ziegler A.M. North America-Greenland-Eurasia relative motions; Implications for circum-Arctic tectonic reconstructions (abs) // American Association of Petroleum Geologists Bulletin. 1985. Vol. 69. P. 303.

26. Taylor P.T., Kovacs L.C., Vogt P.R., Johnson G.L. Detailed aeromagnetic investigation of the Arctic Basin. 2 // Journal of Geoph. Res. 1981. Vol. 86. № B7. P. 6323-6333.

27. Tessensohn F., Roland N.W. ICAM III. Third International Conference on Arctic Margins - preface // Polarforschung. 2000. Vol. 68. P. 1-9.

28. Van Wagoner N.A., Williamson M.C., Robinson P.T., Gibson I.L. First samples of Acoustic Basement Recovered from the Alpha Ridge, Arctic Ocean: New Constraints for the Origin of the Ridge // Polar Geophysics. J. of Geodynamics. 1986. Vol. 6. № 1-4. P. 117-136.

29. Vogt P.R., Taylor P.T., Kovacs L.C., Johnson G.L. Detailed aeromagnetic investigation of the Arctic Basin // Journal of Geoph. Res. 1979. Vol. 84. № B3. P. 1071-1089.

30. Vogt P.R., Taylor P.Т., Kovacs L.C., Johnson G.L. The Canada Basin: aeromagnetic constraints on structure and evolution // Tectonophysics. 1982. Vol. 89. P. 295-336.

 


 

The Basement Structure of the Eurasia Basin and Central Ridges in the Arctic Ocean

A.L. Piskarev

 

Abstract - The study area in the Arctic Ocean comprises the Eurasia Basin, Lomonosov Ridge, Podvodnikov and Makarov basins adjacent to the Amerasia Basin, and a system of the Alpha and Mendeleev ridges. It is widely accepted that the slow spreading, the axis of which corresponded to the Gakkel Ridge, was responsible for the formation of the Eurasia Basin during the entire Cenozoic. Thereby the Lomonosov Ridge is considered to be a fragment of the past Barents-Kara continental margin separated from it at the Late Cretaceous-Cenozoic boundary. However, numerous geophysical and bathymetric data come into direct conflict with this concept. Asymmetry in depth distribution, asymmetrical magnetic and gravity anomalies in the eastern part of the Eurasia Basin, and spatial distribution of a number of seismic units and their thickness - all this testifies to a more complex geological history of the region. The analysis of geophysical and bathymetric information is aimed at the reconstruction of the consecutive processes that resulted in the present-day structure of the Eurasia Basin and Lomonosov Ridge. The study included the amplitude-frequency analysis of potential field anomalies with application of two-dimensional Fourier spectra, correlation of magnetic anomalies and bottom topography, model calculations along profiles transecting the deep-sea structures. As a result, it has been established that the Eurasia Basin segment located east of 75° E was formed in the pre-Miocene time owing to the spreading with the axis localized substantially closer to the Lomonosov Ridge than the present-day Gakkel Ridge. The Gakkel Ridge, 160-200 km wide, is a structure superimposed on the pre-Miocene basement after a jump of spreading axis. The normal continental crust underlies the Lomonosov Ridge near the Eurasian continental margin, whereas the basement of the central ridge segment is mainly composed of basic igneous rocks. The basement beneath the Alpha-Mendeleev ridge system incorporates bodies of mafic and ultramafic rocks. The upper part of the Alpha Ridge section probably contains flood-basalt members similar in their magnetic properties to flood basalts of the Franz Josef Land.

 

 

 

Ссылка на статью:

Пискарев А.Л. Строение фундамента Евразийского бассейна и центральных хребтов Северного Ледовитого океана // Геотектоника. 2004. № 6. С. 49-66.

 





eXTReMe Tracker



Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz