О ГЕОТЕКТОНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛЬНО-АРКТИЧЕСКИХ МОРФОСТРУКТУР И ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДОННЫХ ОСАДКОВ В ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИИ

В.Я. Кабаньков1, И.А. Андреева1, В.Н. Иванов2, В.И. Петрова1

УДК 551.35:551.24(268)

1 Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология), 190121, г . Санкт-Петербург, Английский просп., д. 1

2Полярная Морская геологоразведочная экспедиция (ПМГРЭ), 189510, Ленинградская обл., г. Ломоносов, ул. Победы, 24

Скачать pdf

 

  

В статье обобщены результаты изучения донных отложений области Центрально-Арктических морфоструктур, собранных авторами в процессе работ экспедиции «Арктика-2000», и данные отечественных и зарубежных дрейфующих полярных станций. Минералогический состав, структуры крупных обломков, состав заключенных в них фаунистических остатков свидетельствуют о том, что источником донно-каменного материала служили типично платформенные отложения палеозойского и мезозойского возраста. Особенности пространственного распределения грубообломочного материала, образующего крупные скопления преимущественно на положительных морфоструктурах, связь фракционной структуры осадков с контрастностью рельефа дна бассейна, локализация специфического органического вещества, отсутствие пород, характерных для прибрежных районов, находящихся в зоне воздействия Бофортского течения, с которым многие исследователи связывают поставку обломочного материала, - все это доказывает его местное происхождение. Сходство рыхлых образований и обломков элювиально-делювиального типа, наличие в них остатков разнообразных комплексов фауны позволяет судить о составе, возрасте и формационной принадлежности коренных пород, по многим признакам сходным с плитными образованиями древних платформ. Их сейсмические характеристики в пределах данного региона, в общем, однотипны. Основание плитного комплекса - метаморфические породы, радиогенные датировки полевых шпатов из коры выветривания которых свидетельствуют об их карельском возрасте. Таким образом, область Центрально-Арктических поднятий представляет собой древний платформенный блок; территориально, в значительной части, совпадающий с тектонической структурой, выделенной ранее как «Гиперборейская платформа».

 


ВВЕДЕНИЕ

Тектоника восточной части Полярного бассейна, начиная с первых публикаций [Шатский, 1935; Пущаровский, 1960], основанных на анализе складчатых структур смежных регионов материковых суш, до настоящего времени остается одной из наиболее широко обсуждаемых проблем геологии Арктики. Проведенные в последние десятилетия исследования не дали принципиально новых идей об истории этого бассейна, поскольку не могли быть привлечены прямые геологические данные. Единственным источником такой информации могли бы служить донные осадки, однако они не принимались в расчет, так как большинство исследователей связывает их образование с деятельностью льдов, дрейфующих в зоне Бофортского кругового течения. Безальтернативное представление о происхождении донных осадков во многом обязано очень слабой их геологической изученности и, особенно, крупномерных (более 1x2 см) обломков. Это относится, прежде всего, к площадному распространению грубообломочного материала, закономерностям его геоморфологического распределения, связи фракционного состава осадков с рельефом дна - данных, весьма важных для раскрытия механизма формирования донных образований. Отсутствовала и детальная петрографическая характеристика состава, структур крупных обломков, практически не изучались содержащиеся в них палеонтологические остатки, что лишало достоверности определения источников донного материала. Принятая большинством исследователей точка зрения об эрратической природе осадков не требовала прямого геолого-геоморфологического обоснования, а рассматривалась с палеогеографических позиций, где главными факторами, определяющими механизм формирования осадков, считались климатические изменения и гидрологический режим бассейна, регулирующий дрейф ледяных полей. И только в 2000 г . впервые, в процессе работ экспедиции «Арктика-2000», был собран и комплексно систематически обработан материал, позволивший уже с геологических позиций оценить механизм формирования донных осадков поднятия Менделеева и впадин Подводников и Менделеева и обосновать их происхождение.

В настоящей статье проблема генезиса донных осадков области Центрально-Арктических морфоструктур и ее геологической природы рассмотрены, исходя из анализа, главным образом, геолого-геоморфологических данных, полученных нами в результате экспедиционных работ 2000 г ., с привлечением результатов исследований многих дрейфующих полярных станций.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕДИЦИОННЫХ РАБОТ 2000 г . И ДРЕЙФУЮЩИХ ПОЛЯРНЫХ СТАНЦИЙ

Поднятие Менделеева, впадины Менделеева и Подводников

Экспедиция «Арктика-2000», в процессе работ которой и был произведен системный отбор донных проб, прошла на НЭС «Академик Федоров» по маршруту впадина Менделеева - поднятие Менделеева - впадина Подводников на 82° с.ш. (рис. 1, А). Здесь драгами, дночерпателями и грунтовыми трубками была поднята и комплексно изучена серия донных проб, взятых в различных геоморфологических ситуациях. Из всех крупномерных обломков изготовлены и детально охарактеризованы 170 петрографических шлифов, в части из них обнаружены фораминиферы хорошей сохранности. Из 12 проб растворением были выделены органические остатки, и в двух из них обнаружены остатки конодонтов и рыб. В пробах песчано-глинистого материала изучен минералогический состав тяжелой и легкой фракций, состав глинистых минералов, определены остатки микрофауны, проведены палеомагнитные и радиохронологические исследования и геохимические исследования органического вещества.

Рисунок 1

В итоге было установлено, что донные осадки на траверзе «Арктика-2000», вскрытая мощность которых достигает 3 м , датируемые плейстоцен - голоценом, представляют собой комплекс песчано-глинистых отложений с неравномерно распределенным в них щебнисто-дресвяным материалом и редкими глыбами, размером до 0.3 х 0.4 м . Наибольшая концентрация крупномерного материала характерна для поднятия Менделеева, во впадинах он редок. Особенно четко устанавливается связь грубообломочного материала с резко контрастными формами рельефа. Самые крупные обломки встречены у подножия возвышенности имени НЭС «Академик Федоров», выделяющейся на фоне выровненной поверхности основной морфоструктуры (см. рис. 1, Б).

Вблизи подножия этой возвышенности обнаружены обломки с остатками рыб и конодонтов позднего силура - раннего девона. Среди них определены Ozarkolina сf. exavata (Branson et Mehl), Nostolepis ex gr. striata Pander. Выше по склону обнаружены фораминиферы среднего карбона: Millerella elongata Raus., Pseudothyra aff. preobrajenskyi (Dutk.), Tetrataxis planolocula Lee et Chen, Fusulinidae gen. et sp. indet., перекристаллизованные остатки рода Endothyridae и некоторые другие формы плохой сохранности. У самой вершины собраны фораминиферы ранней перми: Schubertella obscura Lee et Chen, S. compessa Raus., S. gracilis Raus., Nodosaria proceraformis Gerke. Такое распределение обломков с разновозрастной фауной дает основание предполагать выходы здесь коренных пород, залегающих субгоризонтально. Это согласуется с низким (2-3) индексом окраски конодонтов, обнаруженных в обломках из осыпей, составом первичных глин в цементе песчаников, гранобластовой структурой доломитов.

Морфологически обломки, независимо от того, были ли они подняты с поверхности дна или отобраны по разрезу донных осадков, представлены совершенно аналогичными по составу угловатыми разностями (см. рис. 1, В). Соотношение различных типов пород, поднятых с поверхности дна и отобранных в колонках, приблизительно одинаковое. Подавляющая часть обломков - осадочные породы, среди которых 56 - песчаники и алевролиты, 70 - доломиты и окремненные доломиты, 19 - известняки; 9 образцов представлены изверженными и метаморфическими породами; кроме того, встречены единичные обломки мусковит-биотит-известковых сланцев, роговиков, спонголитов, корок гидроокислов железа и марганца. 7 образцов представлены слабо литифицированными образованиями неясной природы, названными нами «окатышами». Они имеют форму желваков и сложены, судя по шлифам, известково-глинистым материалом с примесью алевритовых частиц, остатков фораминифер четвертичного возраста. Местное происхождение их несомненно.

Песчаники и алевролиты на 70-80% сложены хорошо окатанными обломками кварца, сцементированными кварцем, кварцево-кремнистыми и кремнисто-глинистыми агрегатами, в различной степени пропитанными гидроокислами железа и лейкоксенизированным материалом, а также гидрослюдой и каолинитом. Небольшая часть песчаников имеет полевошпат-кварцевый состав. Доломиты часто массивные неравномернозернистые с гранобластовой структурой. Известняки обычно слабо перекристаллизованные глинистые, нередко с многочисленными остатками скелетной фауны.

Песчано-алевритовый материал состоит из обломков кварца, кристаллов доломита, известняка, кварцево-кремнистых, кремнисто-слюдистых агрегатов с гидроокислами железа и лейкоксенизированной массой. По существу, часть этого материала представляет собой мелко раздробленные крупномерные обломки. Глинистая фракция осадков состоит, преимущественно, из гидрослюды и каолинита.

Изверженные породы представлены диабазами, катаклазированными гранитами и одним обломком выветрелого стекла основного состава.

Из приведенной характеристики пород следует несколько выводов, важных для определения природы донных осадков. Во-первых, породы, послужившие источником осадков, формационно принадлежат типично платформенным образованиям, о чем свидетельствуют и состав, и структуры крупномерных обломков, представленных преимущественно кварцевыми, хорошо отсортированными песчаниками и алевролитами, известняками с многочисленными органическими остатками и доломитами. Эти породы формировались или в мелководных, высоко динамичных условиях, или в обстановке лагун, что характерно для тектонически стабильных геоструктур. Во-вторых, исходными породами были преимущественно средне-верхнепалеозойские образования. В-третьих, источник донных осадков представляет собой платформенные отложения не только по условиям формирования, но и по геоструктурным особенностям. Они залегают горизонтально (или субгоризонтально), о чем свидетельствуют сохранившиеся первичные глинистые минералы, низкий, не выше 2-3, индекс окраски конодонтов, а также - гранобластовая структура доломитов. В таком залегании, как мы уже говорили, по всей вероятности, находятся коренные породы возвышенности НЭС «Академик Федоров». Они и являются источником осыпей, покрывающих склоны возвышенности. И, наконец, все донные осадки, независимо от их фракционной структуры, должны рассматриваться как единый седиментационный комплекс, а масштаб его формирования, если исходить из размеров занятой им территории, сопоставим с масштабами геологических явлений.

 

Поднятие Альфа

В пределах этой морфоструктуры изучено несколько районов. Первый из них, ограниченный координатами 84-85° с.ш. и 138-152° з.д., исследовался полярной станцией «Альфа». Здесь было поднято 9 дражных проб, 14 грунтовых трубок и сделано 200 фотографий дна. По данным В. Шварцахера и К. Ханкенса [1964], крупномерные, более 0.3 см , обломки на 80-90% представлены осадочными породами, среди которых преобладают доломиты и песчаники. И только в одной из проб резко (до 84%) преобладают метаморфические породы. Изверженные породы представлены диабазами.

Таким образом, обломочный материал на станции «Альфа» принципиально не отличается от только что охарактеризованного на поднятии Менделеева. При этом и здесь состав обломков на поверхности дна и по разрезу грунтовых колонок так же, как и в первом районе, аналогичен.

В процессе работ полярной станции «Альфа», как уже было отмечено, было сделано 200 фотографий дна. На них видно большое количество обломков, в том числе довольно крупных. На одном из снимков наблюдаются обломки с плитчатой отдельностью размером, приблизительно, 10 х 10 см (рис. 2). Такие большие скопления материала на дне несут важную информацию, их можно расценивать как свидетельство близости к поверхности коренных пород, в том числе и метаморфических. Не исключено, что часть обломочного материала является осадками элювиально-делювиального типа.

Рисунок 2

В известняках, встречающихся здесь сравнительно редко, обнаружены органические остатки, среди которых определены брахиоподы и мшанки пермско-каменноугольного возраста.

Сопоставляя приведенные данные по двум морфоструктурам, можно предположить, что геолого-геоморфологические ситуации на поднятиях Менделеева и Альфа, в целом, близки. Они характеризуются довольно резко расчлененным рельефом дна, особенно за счет многочисленных, высотой до 1000 м , возвышенностей, а также находками обломков пород со сходным формационным составом и возрастом. Все это позволяет предположить, что и здесь на дне бассейна имеются выходы коренных пород, послуживших источником большей части донных образований.

Очень важные геологические данные получены в пределах юго-восточной и западной частей этой же морфоструктуры. В первом пункте с координатами 84°31' с.ш., 128°27' з.д., в районе возвышенности Остензо (см. рис. 1, Г ), имеющей довольно интенсивно расчлененный рельеф (перепады высот в сотни метров), в процессе работ полярной станции на «ледовом острове» Т-3 грунтовой трубкой FL-380 [Clark & Hanson, 1983; Clark et al., 2000] подняты обломки милонитов размером до 3 см , погруженные в красноцветную массу из песчано-алевритовых частиц кварца, альбита, олигоклаза, калиевых разностей полевых шпатов. Возраст полевых шпатов, определенный радиологически (Ar40/Ar39), не моложе 1800-1900 млн. лет. Авторы работы [Clark et al., 2000], на основании миоценового возраста осадков, составляющих самые нижние 60 см колонки, предполагают, что обломки милонитов не связаны с ледовым разносом, однако природу их они не определяют. Мы считаем, что и обломки, и вмещающая их песчано-алевритовая масса, пропитанная гидроокислами железа, являются корой выветривания метаморфических пород, представленных, скорее всего, гранито-гнейсами. По типу эти осадки можно определить как элювиально-делювиальные. Аналогичные осадки вскрыты здесь еще 8 грунтовыми трубками.

В пределах этой же морфоструктуры, на крайнем западе ее центральной части, вблизи границы с впадиной Макарова, обнаружены коренные базальты. Здесь трубкой был поднят семисантиметровый штуф базальта [Berichte… 1999], а непосредственно на нем - светло-зеленовато-коричневые, желтовато-коричневые песчано-алевритовые глины четвертичного возраста, аналогичные тем, что были вскрыты на соседних участках. Радиологический возраст базальтов 83 млн. лет.

 

Поднятие Нордуинд

Геологическое строение еще одной морфоструктуры - поднятия Нордуинд сходно с поднятием Менделеева. На юго-восточной части первого из них грунтовыми трубками на разных глубинах (до 4- 5 м ) обнаружены элювиально-делювиальные осадки, представленные карбонатными породами, содержащими многочисленные остатки верхнекембрийской, нижне- и верхнеордовикской, каменноугольной и пермской фауны, в том числе конодонты [Clark et al., 1997; Grantz et al., 1998]. Судя по низкому (2-3) индексу окраски конодонтов, коренные породы, послужившие источником делювия, не дислоцированы, а залегают, скорее всего, практически горизонтально. Поднятие разбито серией разломов северо-восточного и меридионального простирания и представляет собой систему блоков, наиболее приподнятых в центральной его части, что весьма благоприятствовало развитию здесь склоновых процессов и образованию элювиально-делювиальных осадков.

Кроме делювия из пород палеозойского возраста, на юго-востоке поднятия Нордуинд в грунтовых трубках обнаружен делювий песчано-глинистого состава с разнообразными остатками фауны и флоры, определяющими мезозой практически во всем его объеме [Grantz et al., 1998]. Вместе с осадочными породами обнаружены обломки кислых эффузивов и туфов, радиологический возраст которых (Ar40/Ar39) равен 90 млн. лет.

По результатам работ полярной станции СП-31, дрейфовавшей в пограничных частях поднятия Нордуинд и Канадской котловины, на широте 75-78° была поднята серия колонковых проб и сделано 110 фотографий дна. В верхней части колонок, взятых на поднятии Нордуинд, приблизительно в 60-70-сантиметровом интервале обычно встречается крупномерный материал. Более половины обломков представлены известняками, 15% - песчаниками, а остальные - кислыми эффузивами, лейкогранитами, диабазами, пегматитами, углистыми сланцами. На дне Канадской котловины в пределах обследованного участка, судя по фотографиям, не наблюдалось ни одного обломка, дно здесь ровное, точно такое же, как и в других районах котловины (рис. 3). Не обнаружены крупномерные обломки и в грунтовых колонках, взятых в котловине.

Рисунок 3

 

Чукотское поднятие

На Чукотском поднятии состав обломочного материала близок только что описанному. По данным работ полярной станции «Чарли», здесь было поднято 22 грунтовых колонки, 6 дражных проб и сделано около 100 фотографий дна [Кроми, 1964]. Маршрут дрейфа станции прошел вдоль восточного склона поднятия от 76° с.ш. приблизительно по 160-му меридиану, затем пересек его на широте 77-77°30'. В шести дражных пробах крупномерные (более 2 см ) обломки представлены только осадочными породами, причем 72% из них известняки, 22% - песчаники; изредка встречаются черные сланцы, кремнистые породы. Судя по фотографиям, почти повсеместно на поверхности дна наблюдаются угловатые и полуокатанные обломки, сильно варьирующие по размерам, но они не столь многочисленны, как на поднятии Альфа.

Сходный состав обломочного материала был установлен и по результатам работ СП-2 (неопубликованные данные), продрейфовавшей с юга на север Чукотского поднятия, в пределах полосы, ограниченной координатами 76-80° с.ш. и 177-161° з.д. Здесь было поднято 17 грунтовых колонок и из крупномерных обломков изготовлено 54 петрографических шлифа. Из них 25 - известняки, 15 - песчаники, 4 - доломиты. Кроме осадочных пород, в числе обломков было встречено 6 диабазов и 4 гнейсов.

 

Хребет Ломоносова

На хребте Ломоносова нам известны несколько площадей, обследованных грунтовыми трубками. Одна из них расположена на юге хребта, в пределах координат 80-83° с.ш. и 154-161° в.д. (неопубликованные данные). Здесь во время дрейфа СП-5 была поднята серия проб, в составе которых определены два образца диабазов, три - гнейсов, четыре - известняков, два - доломитов, один - кварцево-слюдистых сланцев. Севернее, на склонах котловины Макарова, на глубинах 1200- 2700 м , в 5 пунктах были подняты обломки разной (до валунов) размерности [Белов и Лапина, 1961]. Они, в преобладающей части, состоят из известняков и песчаников, редко алевролитов, аргиллитов, сланцев. Песчаники и алевролиты полевошпат-кварцевые, кварцевые (в том числе кварцито-песчаники) с кварцевым, кремнистым и известковистым цементами. Известняки мелко-микрозернистые, иногда переполненные фаунистическими остатками. Сланцы хлорит-серицитовые. На приполюсной (89° с.ш.) части хребта трубками были подняты обломки алевролитов с мезозойскими микроводорослями. Эти обломки относят к делювиальным образованиям [Grantz et al., 2001].

Между 88° с.ш. и северным полюсом, уже в Канадской Арктике, в составе грубообломочного донного материала преобладают известняки, кварциты (возможно, кварцито-песчаники) и гнейсы [Белов и Лапина, 1968].

Наконец, следует упомянуть и серию из 17 донных проб, отобранных Р. Филлипсом и А. Грантцем [Phillips & Grantz, 2001] по маршруту: южная часть моря Бофорта - Чукотское море - поднятие Нордуинд - поднятие Менделеева - хребет Ломоносова вблизи северного полюса. На этом пространстве исследовались обломки размером более 2 мм . Они представлены на 80-90% осадочными породами. Среди них преобладают (до 60% и более) доломиты. Песчаники и алевриты (30-40%) представлены в основном кварцевыми разностями. Изверженные и метаморфические породы, находящиеся приблизительно в равном соотношении, слагают до 10-12% проб. Эти данные свидетельствуют, что состав обломков и соотношение различных типов пород напоминает уже охарактеризованные осадки поднятий Альфа, Менделеева и других морфоструктур.

 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Природа донных осадков

Приведенные выше данные о формационном однообразии обломков, представленных палеозойскими осадочными породами платформенного типа и, в небольшой части, изверженными и метаморфическими породами, характерными также для континентальных структур, свидетельствуют об образовании донных осадков за счет размыва древней кратонизированной области. Такое однообразие состава обломков, как и их формационная однородность на всем пространстве океанических поднятий, приуроченность наивысших концентраций крупномерного материала к положительным морфоструктурам и участкам с наиболее контрастным типом рельефа, не согласуются с представлением о происхождении осадков за счет ледового разноса. Не подтверждается этот вывод и характером распределения крупномерного материала в Канадской котловине, в зоне действия Бофортского кругового течения. Так, по данным А. Карсола и его коллег, трехлетние фотонаблюдения не обнаружили на дне котловины ни одного валуна [Карсола и др., 1964]. Дно там плоское, ровное, на нем видны только донные организмы или следы их жизнедеятельности (см. рис. 3). Фотонаблюдения на СП-31 также не обнаружили в котловине крупнообломочный материал. Отсутствие крупномерного материала в пределах центральной части Канадской котловины вызывает определенные вопросы, так как над ней ледовые поля остаются в дрейфе длительное время. Это показали наблюдения за остатками полярных станций СП-8 и «Чарли», полный оборот которых прошел в течение 5-6 лет [Литинский, 1968], а станция Т-3 дрейфовала здесь с 1947 по 1981 гг.

Не обнаружен грубообломочный материал там и по разрезу донных осадков, о чем свидетельствуют материалы грунтовых трубок, поднятых на западе и в центре котловины [Bischof & Darby, 1997, данные СП-31], а также на юго-востоке этой структуры, где изучался характер голоценового осадконакопления [Grantz et al., 1996]. Как следует из этих исследований, верхнечетвертичные отложения, почти во всем их объеме, состоят из глинистых осадков.

Вывод о ледовом разносе каменного материала и связи его с районами северной Гренландии и Канадского Арктического архипелага, как это полагают В. Шварцахер, К. Ханкинс [1964], И. Бишоф [Bischof et al., 1996] и другие исследователи, не согласуется и с данными о составе и характере преобразования пород из донных осадков и коренных пород береговой части суши, в зоне действия Бофортского течения. Здесь они представлены складчатыми образованиями Иннуитской системы, тогда как породы, слагающие донные осадки, принадлежат платформенным формациям, не испытавшим деформаций, о чем свидетельствуют хорошо сохранившиеся в цементе песчаников первичные глинистые минералы, гранобластовая структура доломитов и низкий (2-3) индекс окраски конодонтов. В доказательство отсутствия связи донного материала с районами Канадского Архипелага и Гренландии косвенно можно привести и то, что в его составе не обнаружены обломки таких пород, как ордовикские основные эффузивы о-ва Элсмир, метаморфиты массива Пирия, представленные амфиболитами и амфиболовыми гнейсами, и некоторых других раннепалеозойского возраста, характерных для северо-запада Гренландии. Все это заставляет нас искать другие источники материала. Фактические данные наиболее полно обосновывают вывод о происхождении их за счет размыва местных пород.

Вывод об образовании донных осадков, представляющих собой комплекс отложений, занимающих территорию во многие сотни тысяч квадратных километров, за счет ледового разноса мало достоверен, если рассматривать эту проблему с точки зрения масштаба транспортировки материала современными льдами берегового припая и современными айсбергами. К сожалению, о количественном содержании и размерах обломков в современных льдах Восточно-Арктической области нам мало что известно, так как специальные исследования почти не проводились, а визуально обломки среди плавающих льдов практически не наблюдались. Наши знания об этом ограничены единичными фактами, но и по ним можно судить о том, что масштабный перенос материала с помощью припайных льдов невозможен. По данным В. Шевченко [Berichte…, 1999], изучавшего обломочный материал во льдах поднятия Альфа, содержание его ничтожно, а размеры частиц редко превышают 10 мкм. На ледовом острове Т-3 резко преобладает тонкозернистый материал [Clark & Hanson, 1983]. Ледовым патрулем «Темп» в 1947 г . в Восточно-Сибирском море наблюдалось ледовое поле, на котором находилось приблизительно 800- 1000 кг угловатых обломков, размером до 10 см . В работе [Белов и Лапина, 1968] сказано, что петрографически они сходны с породами о-ва Врангеля. Это дало основание авторам только что цитированной статьи считать ледовое поле частью разрушенного берегового припая. Однако образование скоплений такого материала следует связать не с захватом данного материала при образовании припая, а с оползанием его на крутых береговых склонах острова. Судя по другим районам, например, Баренцевскому побережью, обломки, вмороженные в припайный лед, выпадают вскоре в осадок после отрыва припая от берегов.

Что касается связи донных осадков с деятельностью айсбергов, как это предполагают [Phillips & Grantz, 2001], то эта точка зрения также весьма гипотетична. Во-первых, транспортировка колоссальных масс материала айсбергами на расстояния, измеряемые многими сотнями километров, а в крайние северные и западные части поля распространения осадков - значительно более тысячи километров, невероятна, поскольку основная часть обломочного материала, захваченного айсбергами, выпадает недалеко от берега, вскоре после их «рождения». Во-вторых, ледниковый щит, с которым предполагается связь, полностью деградировал в позднеплейстоценовое время и, следовательно, крупномерные обломки на поверхности дна и в голоценовых осадках не имеют отношения к айсбергам. В-третьих, обоснование концепции айсбергового переноса материала с юга на север, в направлении северного полюса, в районы, характеризующиеся нарастанием суровости климатических условий, следует рассматривать в связи с возможностью айсбергообразования в приполюсную сторону Полярного бассейна. В-четвертых, если перенос осуществлялся айсбергами, движение которых связано с деятельностью Бофортского течения, то, следовательно, в недалеком прошлом условия в Восточно-Арктическом бассейне были близки современным. Но в настоящее время в этом бассейне, особенно его восточной части, крупные айсберги или то, что классифицируется как «ледовые острова», типа «острова Флетчера» (Т-3), редки. Это свидетельствует об отсутствии здесь условий для их массового «рождения». Возникает вопрос: а была ли в плиоцен-плейстоценовое время обстановка, способствовавшая айсбергообразованию в таком масштабе, который бы обеспечил перенос осадочного материала в количествах, достаточных, чтобы покрыть сплошным плащом территорию в сотни тысяч квадратных километров?

Ответ на него с достаточно высокой степенью достоверности можно получить, исходя из анализа данных о динамике и содержании моренного материала в современных ледниках Антарктики, Гренландии, Арктических островов. В работе В.Г. Чувардинского [2000] обобщены сведения о работе ледников указанных выше районов по результатам изучения скважин, пробуренных на ледниках, разрезов в ледниковых обрывах, в том числе и в выводных частях. Во всех перечисленных районах ледники содержат ничтожное количество обломочного материала, измеряемое единицами процентов. Это характерно и для «теплых», и для «холодных» ледников, так как они практически не экзарируют ложе и не захватывают валунный материал. В «теплых» ледниках температура на границе лед - ложе равна или близка температуре плавления льда, что обеспечивает водную смазку ледникового ложа и определяет глыбовый характер скольжения ледниковых масс с крайне незначительной скоростью и, практически, без экзарации. В «холодных» ледниках придонная часть их приморожена к ложу и не участвует в общем движении ледовых масс, а следовательно, также не экзарирует ложе. В этих ледниках движение идет по плоскостям внутри ледниковых сколов за счет смещения тонких пластинок льда. И только горно-долинные ледники получают довольно значительное количество материала, поступающего с высоко возвышающихся над ним склонов. Однако этот тип совершенно не характерен для ландшафта щитовых ледников.

Вывод о местном происхождении донных осадков подтверждается данными о локальном распределении органического вещества специфического типа. Судя по геохимическим исследованиям осадка, в пределах поднятия Менделеева установлен состав органического вещества, характеризующийся глубокой степенью преобразования, резко отличающей его от подобного вещества окружающих регионов. Это можно объяснить выходом здесь в зону эрозии древних пород, содержащих глубоко измененную органику.

Другие возможные источники органического вещества такого типа могли быть связаны с терригенным материалом или с льдами и водными массами Бофортского кругового течения, доставленными из районов Восточно-Арктического шельфа. Частично, в небольшом количестве, гидробионтное органическое вещество могло быть связано с атлантическими и тихоокеанскими водами. Однако специализированное исследование органики разных районов Амеразийского суббассейна (таблица) и сопоставление его основных параметров с характеристиками возможных первоисточников не подтверждает такую связь. Сравнительный анализ осредненных геохимических параметров органического вещества четвертичных отложений Восточно-Арктического шельфа, поверхностных донных осадков моря Бофорта и осадочных отложений поднятия Менделеева свидетельствует об их принципиальном различии. Так, содержание Сорг в последних на порядок ниже, а битуминозность и содержание углеводородов на порядок выше. Значительно отличаются также групповой и молекулярный состав углеводородов. Для терригенного органического вещества Восточно-Арктического шельфа типичны алифатические углеводороды с устойчивым доминированием нечетных длинноцепочечных соединений (С27; ОЕР = 3.5) и значительным содержанием изопреноидов (Кизо = 0.8). В органическом веществе осадков поднятия Менделеева преобладают четные короткоцепочечные углеводороды (С14-16; ОЕР < 1) с низким содержанием изопреноидов (Кизо = 0.4). Последние параметры абсолютно не типичны для современных донных отложений и скорее характерны для глубоко преобразованного органического вещества высоко литифицированных осадочных пород. В пользу данного предположения свидетельствует и широкий диапазон температур пиролиза органического вещества, достигающих в ряде образцов 500°С, а также значения биомаркерных показателей зрелости органического вещества, соответствующих уровню мезокатагенеза.

Таблица

Не наблюдается сходства органо-геохимических параметров донных отложений поднятия Менделеева и с осадками континентальной окраины в зоне сочленения ее с хребтом Ломоносова. В последних органическое вещество образовано при участии терригенной и гидробионтной составляющих, о чем свидетельствует бимодальное распределение алкановых углеводородов и доминирование молекулярной группы -228 в составе полиароматических углеводородов.

Значения органо-геохимических параметров донных отложений поднятия Менделеева наиболее близки к геохимическим особенностям органического вещества верхнепалеозойских отложений Сибирской платформы, что косвенно может говорить о связи органического вещества в осадках поднятия Менделеева с древними породами. Но в любом случае отсутствие в составе осадков смежных территорий органического вещества, тождественного тому, что выявлено в пределах поднятия Менделеева, позволяет предполагать отсутствие переноса и показывает связь органического вещества с местными породами древнего возраста. В ином случае любой из перечисленных выше способов транспортировки материала оставил бы следы в донных отложениях в виде высоко преобразованного органического вещества. Все это, как и геологические данные, служат доказательством отсутствия связи донных осадков поднятия Менделеева с отложениями Гренландии и Канадского Арктического архипелага.

 

Механизм формирования донных осадков

Но если ледового или айсбергового разноса в больших масштабах не было, то каков же механизм формирования донных осадков? Фракционная структура и характер распределения грубообломочной их части, контролируемой геоморфологическими особенностями региона, свидетельствуют о значительной роли рельефа дна в образовании осадков. Современный рельеф морского дна Амеразийского бассейна довольно контрастен. Здесь выделяется система значительных противоположных по знаку морфоструктур (см. рис. 1, А), соответствующих крупным структурам платформенного типа: поднятиям и впадинам (прогибам). Поднятия характеризуются длительно унаследованным воздыманием, они осложнены еще и системой разрывных нарушений, разбивающих их на многочисленные различного масштаба тектонические блоки. Примером такой структуры может служить поднятие Нордуинд (рис. 4). Геоморфологически блоки совпадают с возвышенностями высотой в сотни (до тысячи) метров и протяженностью в десятки километров. В современном рельефе они представляют эрозионные останцы. Особенно многочисленны такие возвышенности на поднятиях Альфа и Менделеева. Поднятие Нордуинд также характеризуется большой контрастностью рельефа, только формы возвышенностей здесь еще более вытянутые.

Рисунок 4

Через одну из таких возвышенностей поднятия Менделеева (см. рис. 1, А) прошел геотраверз «Арктика-2000». Склоны ее покрыты осыпями песчано-глинистого материала с неравномерно распределенными в нем обломками щебнисто-дресвяной размерности и отдельными глыбами до 0.3 х 0.4 м . На поднятии Альфа, судя по фотографиям дна, также широко развиты песчано-глинистые осадки с крупными угловатыми обломками, а на карте рельефа дна видны многочисленные возвышенности, по типу не отличающиеся от тех, что имеются на поднятии Менделеева. И хотя точной привязки фотографий нет, можно предположить, что они относятся к возвышенности, осложняющей вершинную поверхность этой морфоструктуры.

В периоды тектонической активизации рельеф дна мог приобретать еще более значительную, чем в настоящее время, контрастность; возникали особенно благоприятные условия для склоновых процессов и образования элювиально-делювиальных осадков, особенно за счет плотных древних пород. Такой тип осадков из палеозойских пород описан А. Грантцем и его коллегами [Grantz et al., 1998] на поднятии Нордуинд, что представляется вполне достоверным, если исходить из его современной блоковой структуры (см. рис. 4), воспроизведенной на сейсмической основе [Косько и др., 2002]. Делювиальный тип осадков, как уже отмечалось, характерен для возвышенности НЭС «Академик Федоров» поднятия Менделеева, где наибольшая концентрация крупномерных обломков наблюдается у ее подножия. К элювиально-делювиальному типу осадков, образованных по древним породам, относятся обломки милонитов и вмещающие их песчано-алевритовые осадки, вскрытые грунтовой трубкой Fl-380 на юго-восточном склоне поднятия Альфа [Clark et al., 2000], обломки метаморфитов, совместно с доломитами и песчаниками, поднятые станцией «Альфа». В некоторых пробах здесь метаморфиты составляют до 84% обломков [Шварцахер и Ханкенс, 1964]. Эти и другие факты могут быть расценены как свидетельство высокоамплитудных воздыманий положительных морфоструктур, способствовавших развитию склоновых процессов. Поскольку эти процессы шли в субаквальных условиях, то элювиально-делювиальные образования смешивались с осадками других типов, в том числе - вертикальными потоками морского типа, включающими продукты жизнедеятельности планктонной фауны, а также связанными с деятельностью придонных течений, перераспределявших уже выпавший в осадок материал (выносился тонкий, концентрировался грубый). Часть крупномерных обломков сносилась в прогибы, разделяющие поднятия. В зависимости от особенностей рельефа дна и, соответственно, ведущего фактора седиментационного процесса формировались состав, фракционная структура осадков и их текстуры.

Намеченная схема формирования осадков, надо полагать, типична для всей территории Центрально-Арктических морфоструктур. В присводовых частях положительных морфоструктур, характеризующихся высоким стоянием, интенсивно размывались самые древние слои, накапливались осадки, в значительной мере состоящие из карбонатных обломков палеозойских пород, как, например, на поднятиях Нордуинд, Альфа, Менделеева, а в отдельных тектонических блоках, возможно, выходили и дорифейские породы. В краевых частях поднятий, ближе к впадинам, где наиболее вероятно присутствие более молодых отложений, встречаются обломки пород мезозойского возраста. Так, на юго-востоке поднятия Нордуинд, уже на стыке с Канадской котловиной, обнаружен делювий из глинистых пород с многочисленными остатками мезозойской фауны и микрофлоры различных возрастных подразделений [Grantz et al., 1998], свидетельствующих о формировании там отложений, соответствующих по объему всей мезозойской группе. Делювиальные образования пород юрско-мелового возраста установлены и на склоне хребта Ломоносова, вблизи Северного полюса [Grantz et al., 2001]. Маломощные осадки позднемелового возраста сохранились в ряде пунктов на поднятии Альфа, где они представлены глинистыми, глинисто-кремнистым материалом и нередко обогащены слабо преобразованным органическим веществом. При этом часть его имеет континентальную природу.

 

Тектоническая структура Амеразийского суббассейна и проблема Гиперборейской платформы

Сложившиеся к настоящему времени две принципиально различные точки зрения о тектоническом строении Амеразийского суббассейна базируются, в основном, на анализе складчатых структур окружающих его областей или геофизических данных, интерпретируемых в зависимости от исповедуемой исследователем научной гипотезы происхождения этого региона. Прямые геологические данные, единственным источником которых пока могли бы служить донные осадки, до последнего времени не принимались в расчет. С этих позиций установленный в нескольких районах элювиально-делювиальный тип осадков, по составу аналогичных донным отложениям, и обоснование их местного происхождения чрезвычайно важны, поскольку позволяют судить о коренных породах всей области Центрально-Арктических поднятий, а следовательно, и воссоздать ее историю развития на геологической основе. Формационные особенности этих пород, их возрастной объем, определенный по заключенным в них фаунистическим остаткам, руководящим для всех систем палеозоя и мезозоя, свидетельствуют о длительной седиментационной истории морского бассейна, характеризующегося шельфовым типом осадконакопления. В течение палеозоя и мезозоя в нем сформировались два крупных комплекса: терригенно-карбонатный, практически в полном объеме палеозоя, и терригенно-глинистый - в объеме мезозоя, характеризующиеся многими признаками чехольных образований древних платформ. Подстилаются они корой выветривания по кристаллическим породам, составляющим карельский фундамент платформы.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что значительная часть Амеразийского суббассейна, выделяемая в область Центрально-Арктических поднятий, представляет собой древнюю платформу. Этот вывод подтверждает концепцию Шатского-Пущаровского, согласно которой восточная часть Полярного бассейна представляет собой континентальную структуру. Н.С. Шатским [1935], исходя из анализа складчатых структур Верхоянья, Чукотки, Аляски, была выделена Гиперборейская платформа, которая территориально приблизительно соответствует современным поднятиям Менделеева, Чукотскому, Нордуинд и включает Новосибирские острова с прилегающими районами. Ю.М. Пущаровским [1960] границы этой структуры, с учетом рельефа дна бассейна и некоторых геологических данных по о-ву Врангеля и Новосибирским островам, были расширены на север и восток за счет территорий поднятия Альфа и Канадской (Бофортской) котловины, а из юго-восточной ее части была ис­ключена территория Новосибирских островов и смежных районов.

В 1976 году в работе Ю.М. Пущаровского, посвященной тектонике Северного Ледовитого океана [Пущаровский, 1976], вся восточная его часть, соответствующая Амеразийскому суббассейну, значительно превосходящая по площади Гиперборейскую платформу, рассматривалась как область докембрийской континентальной коры, преобразованной в различной степени более поздними процессами складчатости и деструкции. Если эта область континентальной коры, занимающая Амеразийский суббассейн, была самостоятельной структурой, то как древнюю платформу ее можно предварительно, для краткости дальнейшего изложения, именовать «Восточно-Арктическая палеоплатформа». Окончательно название будет определено только после того, как у нас появятся данные о начальных этапах развития древних платформ, расположенных по периферии Северного Ледовитого океана [Кабаньков, 1968], одним из элементов которых и могла быть Восточно-Арктическая палеоплатформа. Но о границах этих структур мы ничего не знаем. Исключение составляет западная граница Восточно-Арктической платформы. Она совпадает, возможно, с древним тектоническим швом, подобным тому, что разделял Сибирскую и Баренцево-Карскую палеоплатформы и к которому был приурочен прогиб, выполненный флишоидным комплексом рифейско- (возможно и древнее) раннепалеозойского возраста. В современном тектоническом плане этот прогиб соответствует одной из складчатых зон Таймыро-Северо-Земельской системы, а параллельно ей прослеживается еще одна ее зона, состоящая из разновозрастных (докембрийско-палеозойских) отложений, слагающих северный край Сибирской палеоплатформы. Эти зоны разделены крупным разломом (Главный Таймырский разлом), плавно меняющим простирание с северо-восточного направления на Таймыре на северное и северо-западное в пределах Северной Земли [Кабаньков, 1999]. Далее они срезаются океанической структурой. Этот прогиб, может быть, достигал и Гренландии, ограничивая Баренцево-Карскую палеоплатформу.

Структура, подобная упомянутой и разделявшая Баренцево-Карскую и Сибирскую палеоплатформы, с взаимодействием которых и связана каледонская часть севера Таймыро-Северо-Земельской складчатой системы, возможно, разграничивала Восточно-Арктическую и Баренцево-Карскую палеоплатформы. Прямолинейность границы, разделяющей зоны флишоидных и платформенных образований в пределах Таймыро-Северо-Земельской системы, и линейная протяженность западной границы хребта Ломоносова определяются характером взаимодействия Баренцево-Карской палеоструктуры с Сибирской и Восточно-Арктической палеоплатформами.

Не углубляясь далее в проблему границ Восточно-Арктической палеоплатформы, отметим, что практически все исследователи [Тектоническая…, 1978; Херасков, 1963 и др.] в последующем, независимо от исповедуемых ими взглядов на геологическую историю развития Амеразийского суббассейна, выделяли кратонизированную структуру под названием Гиперборейская платформа, не уточняя соотношения ее со структурой Шатского-Пущаровского. Мы рассматриваем Гиперборейскую платформу в границах, несколько более широких, чем их наметили ее авторы [Пущаровский. 1960; Шатский, 1935]. Территориально она совпадает с областью Центрально-Арктических поднятий, характеризующейся, как это было показано ранее, многими признаками древней платформы. Поскольку тектонотип Гиперборейской платформы строго не был определен, то мы исходим из пространственного совпадения ее (см. далее) и структуры, выделенной Н.С. Шатским и Ю.М. Пущаровским, сохраняя за ней, по праву приоритета, предложенное ими название. Таким образом, Гиперборейская платформа (рис. 5) - это тектоническая структура, представляющая собой реликт древней кратонизированной области, предварительно названной нами «Восточно-Арктическая палеоплатформа», занимавшей всю Восточно-Арктическую часть бассейна и сохранившей свои первичные признаки. Границы Гиперборейской платформы установлены с учетом таких же признаков. Южная ее граница совпадает с границей распространения позднекиммерийских складчатых образований. Например, по долготе 180° она определяется такими конкретными данными. Позднесилурийско-каменноугольные отложения на о-ве Врангеля, состоящие из кварцевых и полевошпатово-кварцевых песчаников, доломитов и известняков [Косько, 1991; Остров Врангеля…, 2003], близки одновозрастным породам поднятия Менделеева. Следовательно, можно предполагать, что палеогеографически вся эта территория в среднепалеозойское время была единой. На основании таких данных можно предполагать и ее палеоструктурное единство. Но на поднятии Менделеева породы залегают субгоризонтально, тогда как на о-ве Врангеля они дислоцированы. Таким образом, границу платформы следует проводить между указанными пунктами. Западная граница Гиперборейской платформы проходит западнее хребта Ломоносова. В палеоструктурном плане об этой границе уже говорилось. Поскольку многие исследователи считают хребет осколком Баренцево-Карской палеоплатформы, то здесь необходимо сказать несколько слов о геологических особенностях этих структур, и тогда, возможно, станет яснее история происхождения хребта. Прямых геологических данных о строении хребта нет, результаты драгирования донных осадков весьма ограничены и мало что дают в этом плане. Редкие пробы, о которых сказано в самом начале статьи, могут свидетельствовать о его континентальной природе, что признается всеми исследователями. Сейсмический профиль, пройденный вкрест простирания хребта на широте 88° [Jokat et al., 1995], показал, что фундамент хребта с пластовыми скоростями до 5.5-6 км/с располагается на глубине 2.5- 3 км . Он непосредственно перекрыт полого залегающими отложениями со скоростями 4.0-4.5 км/с, условно датируемыми мезозоем. Однако не исключено, что эти отложения имеют палеозойский возраст. Мощность их 1.5- 2 км . Выше идут горизонтально лежащие отложения со скоростями 1.8-2.1 км/с, условно относимые к кайнозою. Но, судя по находкам вблизи этого сейсмического профиля делювия мезозойских пород, нижняя часть разреза низкоскоростных отложений может иметь мезозойский возраст. Мощность их свыше 500 м . По данным других исследователей [Поселов и др., 2000], результаты комплексной интерпретации сейсмических данных свидетельствуют о том, что общая мощность осадочного чехла на хребте, южнее только что упомянутой координаты, составляет около 5 км .

Рисунок 5

На Баренцево-Карской платформе, судя по глубоким скважинам, пробуренным на архипелаге Земля Франца-Иосифа, только триасовые отложения достигают мощности более чем 3.5 км [Грамберг и др., 1985]. В береговых обрывах здесь же юрские и меловые отложения составляют не менее 2 км мощности. В пределах архипелага Северная Земля, на островах Комсомолец и Пионер, только девонские и перекрывающие их верхнекаменноугольно-пермские отложения, наблюдаемые в естественных береговых выходах, имеют мощность не менее 3- 4 км [Хапилин, 1982]. Фундамент же, судя по данным сейсмических работ, проведенных в присевероземельской части Карского моря, располагается на глубинах 10- 12 км . В составе чехла здесь прогнозируются отложения палеозоя во всем его объеме и какая-то часть относится к рифейским образованиям.

Как следует из изложенного, данные по Баренцево-Карской платформе и хребту Ломоносова расходятся существенно. Сопоставляя же сейсмические данные по хребту и районам к востоку от него (рис. 6), в частности, по поднятиям Альфа и Менделеева, можно видеть близость характера скоростных колонок и особенностей структур отраженных волн [Буценко и Поселов, 2003]. Это дает основание предполагать, что вся система морфоструктур Центрально-Арктической области является единой крупной тектонической структурой, о природе которой упоминалось ранее.

Рисунок 6

Восточная граница Гиперборейской платформы совпадает с юго-западной границей Канадской котловины. Она проводится исходя из таких фактов, как различие структуры магнитных полей котловины и смежных к западу положительных морфоструктур, отсутствие в ней крупномерных обломков пород, что можно расценивать как свидетельство особого ее генезиса. Для котловины характерны слабо интенсивные длинно-периодичные аномалии, тогда как поднятия Альфа и Менделеева отличаются интенсивными коротко-периодичными аномалиями [Верба и Верба, 2002; Поселов и др., 2000], донные осадки представлены преимущественно глинистым материалом, а на смежных к западу поднятиях наблюдаются многочисленные крупномерные обломки пород платформенного типа. О различии Канадской котловины и области Центрально-Арктических морфоструктур свидетельствуют и результаты обработки сейсмических данных, полученных по границе упомянутых структур [Косько и др., 2002]. На западе она совпадает с зоной разломов сбросового типа. Такая же граница и на севере котловины, где поднятие Альфа образует уступ. Особенно хорошо он выражен в районе возвышенности Остензо. Вдоль уступа серией грунтовых трубок вскрыты пестроокрашенные осадки, диагностируемые нами как кора выветривания древних (карельских) пород, составляющих кристаллическое основание этого региона. Можно предположить, что выходы его здесь связаны с зоной разломов. Отличительные особенности Канадской котловины определяются, вероятно, спецификой ее развития, связанной с деструктивным распадом континентальной коры и формированием океанической структуры Северного Ледовитого океана в позднемезозойское время.

Что же касается впадин Макарова, Подводников и сопряженных с ними поднятий, то все они являются платформенными тектоническими элементами, и это вполне естественно для выделяемого здесь типа геологической структуры. По данным сейсмики, можно предполагать, что образование прогибов, скорее всего, связано с приразломными процессами. Не исключено, что здесь, в какой-то мере, проявились процессы деструктивного распада, глубоко прошедшие в смежных областях.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в статье геолого-геоморфологические и геофизические данные свидетельствуют о том, что область Центрально-Арктических морфоструктур принадлежит к числу древних платформенных геоструктур и представляет собой реликт древней континентальной коры, занимавшей большую часть Амеразийского суббассейна. Основными данными, обосновывающими выделенный нами тип геологической структуры, послужили такие фактические материалы.

Во-первых, это состав обломочного материала всех фракционных групп донных осадков, образующих единый комплекс, связанный с размывом типично платформенных отложений. Среди них преобладают обломки палеозойских пород, представленные шельфовыми образованиями, состоящими из хорошо отсортированных терригенных разностей пород кварцевого состава, известняков, переполненных остатками фауны, формирование которых проходило в высоко динамичных мелководных условиях, а также доломитов, характерных для лагунных обстановок. Обломки мезозойских пород, судя по их глинисто-алевритистому составу, накапливались также в зонах мелководий, в условиях, аналогичных тем, что широко известны на островах Северного Ледовитого океана и прибрежных районов материковой суши.

Во-вторых, местное происхождение донных осадков, о чем свидетельствуют региональный геоморфологический контроль за распределением грубообломочного материала и зависимость фракционной структуры осадков от контрастности рельефа дна бассейна, исключительное однообразие формационного состава, локальное распространение специфического органического вещества, обнаруженного только на поднятии Менделеева. Эти факты не согласуются с широко принятой точкой зрения о поставке материала льдами из районов Северной Гренландии и Канадского Арктического архипелага. Косвенно этому противоречат отсутствие в составе донных осадков пород, характерных для упомянутых выше районов.

В-третьих, было установлено, что формирование донных осадков в значительной мере определяется рельефом дна бассейна, контрастность которого регулируется тектоническими процессами. Особенно хорошо это проявляется на поднятиях, характеризующихся длительно-унаследованным воздыманием, осложняющихся разрывными нарушениями, разбивающими их на блоки разного масштаба. Геоморфологически блоки часто совпадают с возвышенностями, у подножия которых накапливаются наиболее грубые фракции осадков, в том числе и элювиально-делювиального типа. Формирование донных осадков проходило в субаквальных условиях, где элювиально-делювиальные разности смешивались с вертикальными потоками чисто морского материала и материалами донных течений. В зависимости от контрастности рельефа и, соответственно, ведущего фактора в седиментационном процессе формировался состав, фракционная структура и текстуры осадков.

В-четвертых, установленный в нескольких районах элювиально-делювиальный тип осадков, в том числе с разновозрастными фаунистическими остатками и древними радиогенными датировками, сходных с широко распространенными в пределах области Центрально-Арктических поднятий донными осадками, позволяет судить о составе, возрасте и формационной принадлежности коренных пород, непосредственно подстилающих рыхлые отложения. В составе коренных пород предполагаются три комплекса. Два из них представлены осадочными отложениями. Первый - терригенно-карбонатный, по возрасту соответствующий всему объему палеозоя; второй - терригенно-глинистый, в объеме мезозоя. По всем признакам это типично чехольные образования древних платформ. Третий комплекс - метаморфические породы, судя по радиогенным датировкам полевых шпатов из коры выветривания, они имеют карельский возраст. Следовательно, область Центрально-Арктических поднятий представляет собой древнюю платформу. Территориально она в значительной степени совпадает с тектонической структурой, именуемой «Гиперборейская платформа».

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белов Н.А., Лапина Н.Н. Донные отложения Арктического бассейна. Л.: Морской транспорт, 1961. 150 с.

2. Белов Н.А., Лапина Н.Н. Результаты геолого-геоморфологических исследований Арктического института // Проблемы Арктики и Антарктики. 1968. Вып. 28. С. 94-109.

3. Буценко В.В., Поселов В.А. О геологической природе геосгруктур Центрально-Арктического региона // Исследования литосферы в работах Петербургских геофизиков (Развитие идеи академика Г.А. Гамбурцева). СПб.: ВИРГ-Рудгеофизика-ВНИИОкеангеология, 2003. С. 161-170.

4. Верба В.В., Верба В.Л. Структуры растяжения земной коры в Арктической геодепрессии // Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. С. 93-108.

5. Грамберг И.С., Школа И.В., Бро Е.Г., Шеходанов В.А., Армишев A.M. Параметрические скважины на островах Баренцева и Карского морей // Советская геология. 1985. № 1. С. 95-98.

6. Кабаньков В.Я. Верхнедокембрийские отложения Арктики // Труды МГК. XXIII сессия. Доклады советских геологов. Л.: Наука, 1968. С. 111-115.

7. Кабаньков В.Я. О возрасте и геотектонической природе Таймыро-Североземельской складчатой области // Недра Таймыра. Норильск: Изд-во ВСЕГЕИ, 1999. Вып. 3. С. 22-41.

8. Карсола А.Дж., Фишер РЛ., Шипек К.Дж., Шамвей Г. Батиметрия моря Бофорта // Геология Арктики. М.: Мир, 1964. С. 431-439.

9. Косько М.К. Средний палеозой о-ва Врангеля // Геология складчатого обрамления Амеразийского суббассейна. СПб.: Севморгеология, 1991. С. 57-69.

10. Косько М.К., Заманский Ю.Я., Лангинен А.Е., Иванова Н.Н. Граница Канадской котловины и Центрально-Арктической области поднятий в районе хр. Нортвинд (Амеразийский бассейн Северного Ледовитого океана) // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. Вып. 4. С. 114-130.

11. Кроми В.Дж. Предварительные результаты исследований арктической дрейфующей станции "Чарли" // Геология Арктики. М.: Мир, 1964. С. 440-454.

12. Литинский В.А. Обнаружение остатков американской дрейфующей станции "Чарли" в районе к северу от о. Врангеля // Проблемы Арктики и Антарктики. 1968. Т. 28. С. 140-145.

13. Остров Врангеля: геология острова, минерагения, геоэкология / Под ред. М.К. Косько, В.И. Ушакова. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2003. 137 с.

14. Поселов В.А., Павленкин А.Д., Погребицкий Ю.Е., Буценко В.В., Сорокин М.Ю. Структура и эволюция Арктической литосферы // Геологическое строение и геоморфология Северного Ледовитого океана в связи с проблемой внешней границы континентального шельфа РФ в Арктическом бассейне. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2000. С. 94-107.

15. Пущаровский Ю.М. Некоторые общие проблемы тектоники Арктики // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1960. № 9. С. 15-28.

16. Пущаровский Ю.М. Тектоника Северного Ледовитого океана // Геотектоника. 1976. № 2. С. 3-14.

17. Тектоническая карта Северной Полярной области Земли масштаба 1 : 5000000 / Ред. Б.Х. Егиазаров. Л.: Мингео СССР, 1978.

18. Хапилин А.Ф. Стратиграфия девонских отложений архипелага Северная Земля. Л., 1982. С. 103-119. (СПб. Научн. Тр. Севморгеология).

19. Херасков Н.П. Некоторые общие закономерности в строении и развитии земной коры. М.: Изд-во АН СССР, 1963. Вып. 91. 117 с.

20. Чувардинский В.Г. Неотектоника восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2000. 287 с.

21. Шатский Н.С. О тектонике Арктики // Геология и полезные ископаемые севера СССР. Т. 1. Геология. Л.: Изд-во Главсевморпути, 1935. С. 149-168.

22. Шварцахер В., Ханкенс К. Гальки, поднятые при драгировании в центральной части Северного Ледовитого океана // Геология Арктики. М.: Мир, 1964. С. 419-430.

23. Berichte zur Polarforschung. 1999. № 308. 159 p.

24. Bischof J., Clark D., Vincent J. Origin of ice-rafted debris: Pleistocene paleoceanograhy in the western Arctic Ocean // Paleoceanograhy. 1996. Vol. 11. №6. P. 743-756.

25. Bischof J., Darby D. Mid to Late Pleistocene Ice Drift in the Western Arctic Ocean : Evidence for a Different Circulation in the Past // Science. 1997. Vol. 277. № 4. P. 74-78.

26. Clark D.L., Hanson A. A key to ice transport mechanisms // Glacial-Marine Sedimentation / Ed. B.F. Molnia. New York , London : Plenum Press, 1983. P. 301-330.

27. Clark D.L., Grantz A., Mullen M.W. Paleozoic and Triassic conodonts from the Northwind Ridge of the Arctic Ocean // Marine Micropaleontology. 1997. Vol. 32. P. 365-385.

28. Clark D.L., Kowallis В., Medaris L., Daino A. Orphan Arctic Ocean metasediment clasts; Local derivation from Alpha Ridge or pre-2,6 Ma rafting? // Geology. 2000. Vol. 28. № 12. P. 1143-1146.

29. Grantz A., Clark D., Phillips R., Srivastava S. Fanerozoic Stratigraphy of Nortwind Ridge, magnetic anomalies in the Canada Basin and the geometry and timing of rifting in the Amerasia Basin, Arctic Ocean // Geol. Soc. Amer. Bull. 1998. Vol. 110. № 6. P. 801-820.

30. Grantz A., Pease V., Wallard A., Phillips R., Clark D. Bedrock cores from 89° North: Implications for the geologic framework and Neogene paleoceanolograhy of Lomonosov Ridge and a tie to the Barents shelf // Geol. Soc. Amer. Bull. 2001. Vol. 113. № 10. P. 1272-1281.

31. Grantz A., Phillips R., Mullen M. Charecter Paleoenvironment rate of accumulation and evidence for seismic triggering of Holocene turbidites, Canada Abbisal Plain, Arctic Ocean // Marine Geology. 1996. Vol. 133. P. 51-73.

32. Jokat W., Weigelt E., Kristoffersen Y., Rasmussen Т., Schone T. New insights into the evolution of the Lomonosov Ridge and the Eurasia Basin // Geophysics Journal International. 1995. Vol. 122. P. 378-393.

33. Phillips R., Grantz A. Regional variations in provenance and abundance of ice-rafted clasts in Arctic Ocean sediments: implications for the configuration of late Quaternary oceanic and atmospheric circulation in the Arctic // Marine Geology. 2001. Vol. 172. P. 91-115.

 


Geotectonic Nature of the Central Arctic Morphostructures and Geological Implications of Bottom Sediments for Its Interpretation

V.Ya. Kaban'kov1, I.A. Andreeva1, V.N. Ivanov2, and V.I. Petrova1

1All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean (VNIIOkeangeologya), Angliiskii pr. 1, St . Petersburg, 190121 Russia

2Polar Marine Geological Exploration Expedition (PMGE), ul. Pobedy 24, Lomonosov, 189510 Russia

Abstract - The paper summarizes the results of the study of bottom sediments sampled in the area of the Central Arctic morphostructures during the expedition Arktika-2000 and the data obtained by the Russian and foreign floating polar stations. Mineralogy and textures of large rock fragments and composition of the faunal remains contained therein suggest that the clastic material was derived from typical Paleozoic and Mesozoic platform sequences. The spatial distribution of coarse debris that accumulates mainly on positive morphostructures, dependence of the sediment grain size on the degree of bottom topography contrast, localization of specific organic matter, lack of rocks characteristic of near-shore areas affected by the Beaufort Current, which is thought to be responsible for the debris transport, - all these features indicate its local origin. A compositional similarity between nonlithified sediments and rock fragments of the residual deposits and talus containing various fossil remains provide information on the composition, age, and typification of bedrocks, resembling in many respects the rocks from sedimentary cover of ancient platforms. Seismic characteristics of sedimentary sequences are generally uniform in the study region. The basement underlying the sedimentary complex is composed of the Karelian metamorphic rocks; their age is determined by isotopic dates of feldspars from the zone of weathering . Thus, the area of the Central Arctic uplifts may be regarded as an ancient platform coinciding largely with the tectonic unit previously defined as the Hyperborean Platform.

 

 

 

Ссылка на статью: 

Кабаньков В.Я., Андреева И.А., Иванов В.Н., Петрова В.И. О геотектонической природе системы Центрально-Арктических морфоструктур и геологическое значение донных осадков в ее определении // Геотектоника. 2004, № 6, с. 33-48.






eXTReMe Tracker


Flag Counter

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz