Архейские граниты на Северном полюсе

О.В. Петров1, Ю.Г. Леонов2, А.Ф. Морозов3, А.А. Лайба4, С.П. Шокальский1, Е.А. Гусев5, М.И. Розинов1, С.А. Сергеев1, Н.Н. Соболев1, Т.Н. Корень1, С.Г. Сколотнев2, В.А. Дымов4, Бильская И.В.1

Скачать *pdf

 

1 - Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского» (ФГУП «ВСЕГЕИ»), Санкт-Петербург, Россия

2 - Геологический институт (ГИН) РАН, Москва, Россия

3 - Федеральное агентство по недропользованию (РОСНЕДРА), Москва, Россия

4 - Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие «Полярная морская геологоразведочная экспедиция» (ФГУНПП «ПМГРЭ»), Ломоносов, Россия

5 - Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана» (ФГУП «ВНИИОкеангеология»), Санкт-Петербург, Россия

 

В необычно теплое полярное лето 2007 г . в ходе морского научно-исследовательского рейса НЭС «Академик Федоров» (рис. 1), выполнявшегося по программе 3 МПГ «Арктика-2007» (рис. 2), объединенная группа геологов ВНИИОкеангеология и ПМГРЭ (рис. 3) осуществила 2 августа в точке Северного полюса подъем донных осадков (станция № AF-0701 - 89°59’10,9’’ с.ш., 32°19’13,8’’ в.д.) (рис. 4,5). В поднятых илах, наряду с дресвой и гравием песчаников, алевролитов и жильного кварца было обнаружено 5 небольших обломков гранитных пород архейско-палеопротерозойского возраста.

Рисунки 1-5     Рисунки 6-10

Морская станция AF-0701 расположена в северной части океанической котловины Амундсена у северо-западного подножья подводного хребта Ломоносова (рис. 2). Донные осадки были подняты с глубины 4170± 5 м при помощи бокскорера (коробчатого пробоотборника) объемом 50х50х50 см, сохраняющего в целости первичное напластование пород (рис. 6). Разрез осадков указанной станции представляет собой (сверху вниз):

1. 0- 2 см . Наилок желтовато-коричневый, пелитовый, сильно обводненный, с малой примесью тонкозернистого песка.

2. 2- 20 см . Алевропелит шоколадно-коричневый, однородный, иногда песчанистый, мягкий и вязкий, до текучего состояния.

3. 20- 50 см . Алевропелит того же состава и консистенции, однако представленный чередованием 6-7 шоколадно-коричневых и зеленовато-серых горизонтальных полос с размытыми границами и мощностью по 5- 6 см каждый [Гусев и др., 2008a].

По данным С.Г. Сколотнева и др. [Гусев и др., 2008б], осадки имеют однородный химический и минеральный состав. Они сложены кварцем - 30 %, плагиоклазом - 10%, слюдой - 25%, каолинитом - 15 %, смектитом - 15% и хлоритом - 5%. Микропалеонтологическим анализом установлен голоценовый и позднеплейстоценовый возраст поднятых осадков. По находкам известкового планктона были выделены возрастные уровни потепления - проникновения теплых атлантических вод в Арктический бассейн, соответствующие 1-2, 11,4 и 24-28 тыс. лет. Отмечается примесь углистых частиц, палеозойских и мезозойских палиноморф. Следует отметить, что по составу изученные осадки заметно отличаются от донных илов глубоководных котловин Арктического бассейна, для которого характерны: иллит - около 55 %, хлорит - около 25%, каолинит - около 15% и смектит - около 10% [Левитан и др., 2007].

Вещественное отличие полюсных осадков от обычных донных илов может указывать на дополнительный источник сноса для последних: в частности, на возможность сноса с близлежащего хребта Ломоносова. Известно, что среди пород, поднятых с этого хребта, обнаружены субконтинентальные углистые алевролиты [Grantz et al., 2001], обладающие сходством с полюсными осадками по минеральному и химическому составу. Они содержат: кварц - 36%, полевой шпат - 8%, слюду - 10%, темноцветные минералы - 8%, глинистые минералы - 10 %. Явное сходство составов, а также присутствие в полюсных илах станции AF-0701 углистых частиц и большого количества переотложенных палиноморф палеозойского и мезозойского возраста, сходных с таковыми из углистых алевролитов хребта Ломоносова, позволяют предположить, что в значительной мере они могли сформироваться в результате осаждения продуктов подводного размыва склонов этого хребта [Гусев и др., 2008б].

Содержащиеся в описанных выше илах гранитные обломки были выделены в результате промывки секционных проб рыхлого материала (рис. 7). Оказалось, что обломки располагались на трех разных уровнях осадочного разреза. Два обломка гранитных пород (образцы № 1 и № 2) были сразу обнаружены в самом основании осадочного разреза; еще два - при промывке 20-килограммовой пробы осадков из нижней (25- 50 см ) части разреза (образцы № 3 и № 4); еще один обломок гранита (образец № 5) был найден при промывке аналогичной пробы из верхней (0- 25 см ) части разреза (рис. 8).

Рисунки 11-18     Таблицы 1-4

Образец № 1 (рис. 9,10,11) представляет собой угловатый обломок (7х9х12 мм) розовато-темно-серого, слабополосчатого мелкозернистого гранито-гнейса или метаморфизованного гранита, имеющего следующий состав: щелочной полевой шпат - 25 %, плагиоклаз (альбит) - 25 %, кварц - 30 %, биотит (лепидомелан) + редкоземельный эпидот - 20 %; акцессории: апатит, циркон (выделены и измерены 8 зерен), торит, магнетит, гематит. Порода перекристаллизована.

Образец № 2 (рис. 12,13) - неокатанный обломок (20х10х7 мм) розовато-светло-серого среднезернистого и огнейсованного двуслюдяного гранита, содержащего: калишпат (микроклин-пертит) - 25 %, плагиоклаз - 35 %, кварц - 35 %, биотит - до 5 %, мусковит - 1-2 %; акцессории: апатит - до 1 %, монацит и циркон (выделены 4 зерна). Порода катаклазирована.

Образец № 3 (рис. 14,15) - угловатый обломок (4х6х5мм) розовато-серого среднезернистого и огнейсованного мусковит-биотитового плагиогранита (?): плагиоклаз (олигоклаз) - 70 %, кварц - 20-25 %, биотит - до 10 %, мусковит - 5%; акцессории: эпидот (совместно с биотитом), циркон (выделены 2 кристалла, заключенные в биотите), апатит. Порода катаклазирована, участками перекристаллизована.

Образец № 4 (рис. 16) - удлиненная галька (5х3х2мм) розовато-темно-серого мелкозернистого гранита, содержащего: пелитизированный калишпат (пертит) - 45 %, кислый плагиоклаз - 20 %, кварц - 20 %, хлоритизированный биотит - 5 %, магнетит - до 5 %. Порода сильно катаклазирована. В этом образце цирконов не обнаружено.

Образец № 5 (рис. 17,18) - изометричный неокатанный обломок (3х4х6 мм) розовато-серого слабо огнейсованного плагиогранита (?): плагиоклаз (альбит и олигоклаз) - до 70 %, калиевый полевой шпат - 1-2 %, кварц - 5 %, частично хлоритизированный биотит - 15 %, эпидот - 10 %; акцессории: сфен (в ассоциации с эпидотом), апатит, циркон (измерен 1 крупный зональный кристалл размерами до 100х50 мкм), гематит, магнетит.

Вместе с образцами 3 и 4 было выделено 15 мелких (2- 27 мм ) угловатых и окатанных обломков осадочных пород и жильного кварца. В пробе из верхней части разреза вместе с образцом 5 были обнаружены 7 мелких (3- 10 мм ) обломков осадочных пород. Последние в обеих пробах представляют собой темно-серые, зеленовато-серые и буровато-серые, иногда полосчатые, тонкозернистые песчаники (аркозовые, слюдистые), серые алевролиты, аргиллиты и тонкообломочные кварциты. Оставшийся рыхлый материал пробы AF-0701 был также промыт и показал присутствие мелких обломков (1- 10 мм ) песчаников, алевролитов и аргиллитов.

В 2009 г . во Всероссийском геологическом институте (ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург) было проведено петрографическое и минералогическое изучение гранитных образцов, а также изотопное датирование методом SHRIMP 15-ти кристаллов циркона, найденных в четырех образцах станции AF-07-01. Самые молодые цирконы были обнаружены в образце № 2, их возраст определен в интервале 2221±10 - 2492±16 млн. лет. Цирконы в образцах № 3 и № 5, характеризующихся преобладанием кислого плагиоклаза, несмотря на различия в составе и структуре, имеют близкий возраст: 2651±21 - 2684 ±25 млн. лет. Максимальное количество кристаллов циркона (8 зерен) было обнаружено в гранито-гнейсе образца № 1. Самые молодые цирконы в этой породе имеют возраст 2454±17 и 2370±9 млн. лет, а самые древние - 2954±8, 2976±10 и 2987±8 млн. лет. Два зерна циркона из этого образца состоят из двух генераций, различающихся по возрасту на 200 млн. лет (табл. 5; рис.19). 

Рисунок 19     Таблица 5

На первый взгляд, появление пород континентального происхождения, - таких, как граниты, на склоне глубоководной котловины Амундсена у подножия подводного хребта Ломоносова наиболее просто объясняется ледовым или айсберговым разносом. Схемы ледового разноса, составленные разными авторами, имеют много общего, различаясь лишь в деталях [Атлас Северного Ледовитого океана, 1980; Атлас Арктики, 1985; и др.] (рис. 20). Древние граниты с архейско-палеопротерозойскими возрастами обнажаются в пределах Арктической суши по периферии Северного Ледовитого океана лишь на Канадском, Гренландском, Балтийском и Анабарском щитах. Раннедокембрийские породы Балтийского и Анабарского щитов не выходят непосредственно к морскому побережью и, кроме того, лежат далеко в стороне от известных трасс ледового разноса. На Таймыре, Северной Земле и Новосибирских островах, откуда начинает свое движение к полюсу и далее в Северную Атлантику вдоль подводного хребта Ломоносова устойчивое и широкое ледовое течение, нет гранитоидов и метаморфических пород архейского возраста. Круговой ледовый дрейф «Ocean Beaufort Gyre» [Grantz et al., 2001] (рис. 21) в Амеразийском бассейне способен транспортировать в район Северного Полюса обломочный материал с Земли Элсмира, прилегающих островов Канадской Арктики, с Аляски, Чукотки или острова Врангеля, однако и там архейских пород, как известно, нет. Архейские породы Канадского и Гренландского докембрийских щитов отделены от побережья палеопротерозойско-палеозойским мобильным поясом Элсмир-Инглефилд, наиболее древние гранитоиды в котором датированы 1900-1960 млн. лет [Henriksen et al., 2000]. Переработанные архейские гнейсы, интрудированные метаморфизованными плутоническими породами, были установлены в Северо-Западной Гренландии лишь на единичных локальных участках (комплекс Этах в Нагсугтоквидском и Ринкском тектонических блоках), но и там они располагаются далеко от арктического побережья и не могут быть подвергнуты воздействию ледового разноса.

Рисунок 20     Рисунок 21

Исходя из вышеизложенного, можно выдвинуть вторую версию происхождения «полюсных гранитов», а именно: предположить снос обломков древних гранитоидных пород с близлежащего склона хребта Ломоносова. Континентальная природа этого подводного хребта у большинства арктических геологов уже не вызывает сомнений. При этом сам перенос на расстояние порядка 100 км , скорее всего, мог осуществляться мутьевыми турбидными потоками со склона хребта при относительно высоком его стоянии в период пониженного уровня океана, или же вследствие вертикальных неотектонических подвижек. В районе Северного полюса наблюдается сужение и резкое изменение простирания хребта Ломоносова, увеличение крутизны его склонов. По геоморфологическим и геофизическим данным здесь предполагается разломно-блоковое строение поднятия. Кажется вполне вероятным, что на уступах хребта, обращенных к котловине Амундсена, мог оказаться приподнятым блок, сложенный породами архейско-палеопротерозойского кристаллического фундамента, который и послужил источником гранитного обломочного материала. Это тем более вероятно, что новейшими сейсмическими и магнитометрическими исследованиями датских и канадских геологов обнаружено высокое стояние фундамента Пригренландского сегмента хребта Ломоносова прикрытого лишь маломощным осадочным чехлом [Dahl-Jensen et al., 2008].

В заключение можно отметить, что в пользу второй версии происхождения рассматриваемых гранитных обломков говорят следующие данные: 1) принципиальная возможность отнесения всех изученных гранитоидов, по их составу и возрасту, к единому архейскому домену, переработанному в палеопротерозое; 2) залегание гранитных обломков на нескольких уровнях в едином, ненарушенном разрезе поднятых донных осадков на протяжении не менее 28 тыс. лет, что говорит о повторяемости механизма транспортировки и захоронения обломков; 3) слабая окатанность обломков, косвенно свидетельствующая о коротком пути транспортировки; 4) своеобразие состава полюсных донных осадков, вмещающих гранитные обломки, его отличие от среднего состава донных илов глубоководных котловин Арктического бассейна и, наоборот, связь с составом некоторых характерных пород (например, углистых алевролитов) хребта Ломоносова; 5) значительная мощность ( 27 км ) и континентальный тип коры хребта Ломоносова, а также неглубокое залегание кристаллического фундамента хребта под утоненным осадочным чехлом.

Таким образом, нами высказано предположение, требующее дальнейших серьезных исследований, которые будут продолжены уже в самое ближайшее время.

 

Список литературы

1. Атлас Арктики. Изд-во ГУГК, 1985.

2. Атлас океанов. Северный Ледовитый океан. Изд-во ВМФ СССР, 1980.

3. Гусев Е.А., Лайба А.А., Литвиненко И.В., Дымов В.А. и др. Геологические исследования в рейсе НЭС «Академик Федоров» в июле-августе 2007 года. Сб.: Экспедиционные исследования ВНИИОкеангеология в 2007 году. // СПб., 2008а, с. 31-43.

4. Гусев Е.А., Сколотнев С.Г., Александрова Г.Н., Былинская М.Е. и др. Первые результаты изучения глубоководных илов с Северного полюса. Доклады РАН, том 421, № 6, с. 790-794, 2008.

5. 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. C . 33-49.

6. Левитан М.А., Лаврушин Ю.А., Штайн Р. // М: ГЕОС. 2007. 403 C .

7. Grantz A., Pease V.L., Willard D.A., Phillips R.L., Clark D.L. Bedrock cores from 89° North: Implications for the geologic framework and Neogene paleoceanolograhy of Lomonosov Ridge and a tie to the Barents shelf // GSA Bulletin. 2001. V. 113. № 10. P. 1272–1281.

8. Henriksen N., Higgins A.K., Kalsbeek F. & Pulvertaft T.C.R. 2000: Greenland from Archaean to Quaternary. Descriptive text to the Geological map of Greenland , 1:2 500 000. Geology of Greenland Survey Bulletin 185, 93 pp. + map.

9. Trine Dahl-Jensen, H. Ruth Jackson, Deping Chian, John W. Shimeld, Gordon Oakey. Строение коры от моря Линкольна до хребта Ломоносова, Северный Ледовитый океан // Аbstracts on the 33d IGC, Oslo, 2008.

 


Archean granites at North Pole  

O.V. Petrov1, A.F. Morozov3, A.A. Laiba4, S.P. Shokalsky1, E.A. Gusev5, M.I. Rozinov1, S.A. Sergeev1, N.N. Sobolev1, T.N. Koren1, S.G. Skolotnev2, V.A. Dymov4, I.V. Bilskaya1

  1 - AP. Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI), St. Petersburg , Russia

2 - Geological Institute of Russian Academy of Science (GIN RAS), Moscow , Russia

3 - Federal Agency of Natural Resources, Moscow , Russia

4 - Polar Marine Geosurvey Expedition (PMGE), St.-Petersburg, Lomonosov , Russia

5 - Institute for Geology and Mineral Resources of the World Ocean (VNIIOkeangeologia), St. Petersburg , Russia

 

Ссылка на статью:

Петров О.В., Морозов А.Ф., Лайба А.А., Шокальский С.П., Гусев Е.А., Розинов М.И., Сергеев С.А., Соболев Н.Н., Корень Т.Н., Сколотнев С.Г., Дымов В.А., Бильская И.В. Архейские граниты на Северном полюсе. Строение и история развития литосферы. М.: Paulsen, 2010. С. 192-203.

 





eXTReMe Tracker


Flag Counter

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz