Ю.Е. ПОГРЕБИЦКИЙ

РАСКРЫТИЕ СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА И СОПУТСТВУЮЩИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ОКРУЖАЮЩИХ КОНТИНЕНТАХ

Скачать *pdf  

УДК 552.46(268)

ВНИИОкеангеология

 

 

Показаны основные черты и последовательность совокупного геологического развития Северного Ледовитого океана и окружающих его континентов как элементов аркто-атлантической геодинамической системы. Дана новая трактовка границы евразийской и амеразийской плит и связанных с ее эволюцией складчатых структур Верхоянско-Чукотского региона.

 

Main features and succession of combined geological evolution of the Arctic Ocean and the surrounding continents as elements of the Arctic-Atlantic geodynamic system is shown. A new interpretation of boundary of the Eurasian and Amerasian plates is shown and fold structures of the Verkhoyanye-Chukotka Region, associated with its evolution.

 

«Геологу нужна вся Земля, и давно миновало время, когда считалось возможным делать общие выводы из изучения незначительных районов».

Из речи, произнесенной в день празднования 200-летней годовщины Горного ведомства 6 декабря 1900 г. (А.П. Карпинский, Собр. соч. Т. IV. Изд-во АН СССР, М.-Л., 1949, с. 405).

 

1. По строению абиссали Северный Ледовитый океан (СЛО) делится на три тектонически обособленных глубоководных бассейна: Норвежско-Гренландский, Евразийский и Амеразийский.

Норвежско-Гренландский бассейн по строению коры относится к типичным океаническим структурам, имеет трехзвенный срединный хребет (Колбенсей, Мона, Книповича) и соответственно три пары сопряженных с ним океанических плит, лежащих в основании абиссальных котловин. Все пространство между Гренландским и Норвежским континентальными склонами обладает спрединговой структурой аномального магнитного поля, насчитывающего 24 пары линейных аномалий (палеоцен-ныне), причем в пределах срединных хребтов располагаются аномалии 1-6 (миоцен-ныне) [Тектоника…, 1988].

Евразийский бассейн заключен между шельфом морей Карского и Баренцева, с одной стороны, и подводным хр. Ломоносова, с другой. Через Шпицбергенский разлом он непосредственно граничит с Норвежско-Гренландским бассейном и замкнут со стороны моря Лаптевых. Срединно-океанический хр. Гаккеля разделяет Евразийский бассейн на две грубо симметричные части. По морфологическим и геофизическим характеристикам он относится к числу классических срединно-океанических хребтов. Начинаясь у Шпицбергенского разлома, хр. Гаккеля следует через приполюсную часть бассейна в направлении моря Лаптевых, сохраняя на протяжении 2000 км морфоструктурное единство. На 80°с.ш., примерно в 250 км от бровки торцово ориентированного к нему континентального склона он выполаживается и на глубине свыше 3000 м сходит на нет. Однако сейсмоактивная зона, приуроченная к осевой рифтовой долине, проходит далее до континентального склона. Система спрединговых магнитных аномалий Евразийского бассейна насчитывает 24 пары осей (палеоцен-ныне), при этом в границах самого хр. Гаккеля располагается до 6 аномалий по обе стороны от осевой долины (миоцен-ныне). У континентальных подножий, в том числе и со стороны хр. Ломоносова, аномальное спрединговое поле окаймлено безаномальной зоной шириной 50-100 км [Тектоника…, 1988].

Амеразийский бассейн охватывает глубоководные котловины и подводные хребты, лежащие между хр. Ломоносова (включая сам хребет) и континентальными окраинами Северной Америки и северо-востока Азии. В основании бассейна по характерному аномальному магнитному полю выделяется обширный блок земной коры, который прослеживается от о. Элсмир в Канадском архипелаге и приканадской части хр. Ломоносова до континентального склона Восточно-Сибирского моря к северо-востоку от о-вов Де-Лонга и далее на шельф Чукотского моря, почти до о. Врангеля. В сторону Канадской котловины он погружается под толщу осадков мощностью 6-8 км и теряет магнитные признаки. В пределах этого блока целиком расположены котловина Макарова, хр. Менделеева-Альфа и Чукотский купол. Независимо от границ этих региональных форм рельефа океанического дна аномальное магнитное поле обладает сложной неупорядоченной структурой и высокой (>1000 нТл) интенсивностью [Grantz et al., 1990; Johnson et al., 1994]. Оно сходно с аномальными магнитными полями выступов кристаллических пород на континентах и несравнимо с другими районами Мирового океана. В Канадской котловине, при мощности коры до 12 км, выделяются две пары меридионально ориентированных линейных магнитных аномалий интенсивностью до 100 нТл, идентифицируемых как спрединговые аномалии М-25 и М-12 (поздняя юра - ранний мел) [Johnson et al., 1994].

Таким образом, абиссальная область СЛО гетерогенна: Норвежско-Гренландский и Евразийский бассейны однородны, а Амеразийский бассейн отличается от них по генезису.

2. Вместе с тем, на современном лике Земли все три бассейна одинаковы - это литосферные депрессии с глубинами дна около 3000-4000 м. В этом качестве они составляют единое океаническое ядро некоторой более обширной литосферной депрессии, которая выделяется на поверхности Земли как область стока СЛО. В геологических описаниях северной полярной области Земли эта глобального масштаба морфоструктура получила название Арктической геодепрессии [Геологическое…, 1984; Погребицкий, 1976].

По рельефу, неотектоническим движениям и экзогенным процессам внутри Арктической геодепрессии на современном этапе ее развития выделяются три субконцентрические геодинамические зоны. Внешняя водораздельная зона характеризуется восходящими движениями и развитием денудационных процессов. Она состоит из непрерывной цепи хребтов, возвышенностей и подводных порогов и может быть названа пограничным орогенным поясом. Промежуточная зона представлена преимущественно аккумулятивными и денудационно-аккумулятивными равнинами и окраинными морями, на площадях которых преобладают нисходящие движения. По свойственному этой зоне общему наклону от пограничного пояса к центру геодепрессии она выделяется в качестве материковой центриклинали. Внутренняя зона, или абиссальное ядро Арктической геодепрессии, состоящая из глубоководных котловин и разделяющих их подводных хребтов, является местом нисходящих и горизонтальных (спрединговых) движений коры (рис. 1). Общая площадь Арктической геодепрессии превышает 35 млн км2, из которых абиссальное ядро составляет лишь 7 млн км2 (20%), а площадь абиссали со спрединговой структурой - около 4,5 млн км2 (13 %).

Рисунок 1

3. В свою очередь, Арктическая геодепрессия оказывается лишь автономной составной частью еще более обширной негативной структуры, ограниченной сейсмоактивным орогенным поясом. Эта планетарного масштаба литосферная депрессия может быть выделена как Атлантический сегмент Земли (рис. 2).

Рисунок 2

Арктическая геодепрессия представляет собой головную часть Атлантического сегмента, располагаясь на его границе с Тихоокеанским сегментом. Являясь более молодой динамической системой, Атлантический сегмент перехватывает здесь северные периферийные части Тихоокеанского подвижного пояса (Верхояно-Чукотский и Приаляскинский районы). Соответственно этому в границах Арктической геодепрессии наблюдается выклинивание формирующегося звена Атлантической и отмершего звена Тихоокеанской ветвей мировой системы рифтов (рис. 3).

Рисунок 3

Активная граница раздвигающихся литосферных плит Атлантического сегмента заканчивается срединно-арктическим хр. Гаккеля. По магнитным аномалиям и фокусам землетрясений она может быть прослежена до континентального подножия на границе с морем Лаптевых [Тектоника…, 1988]. На шельфе моря Лаптевых линейные магнитные аномалии отсутствуют, а эпицентры землетрясений рассеяны в виде обширного диффузивного облака диаметром около 600 км. Вместе с тем, на дне моря Лаптевых от континентального склона до устья р. Лена прослеживается целая сеть погребенных под осадками грабенов [Геологическое…, 1984]. Именно здесь, близ устья Лены, располагается геометрический (Эйлеров) полюс раскрытия Северной Атлантики и СЛО, рассчитанный по положению на земной сфере их рифтов, магнитных спрединговых аномалий и трансформных разломов. Если к северу от полюса раскрытия в сторону океана располагается сектор растяжения, то симметрично ему к югу должен быть сектор сжатия. Действительно, именно в зоне 120°в. д. располагается система верхоянских надвигов, а на восточном краю сектора находится Момская сейсмоактивная зона, в которой очаги землетрясений характеризуются латеральным сжатием вкрест простиранию зоны. Таким образом, внутри Арктической геодепрессии граница Евразийской и Амеразийской литосферных плит, проходя через полюс раскрытия, преобразуется из дивергентной в конвергентную обдукционного типа. В этом качестве она следует по западному надвиговому фронту Верхоянской складчатой системы до поперечного ей пограничного орогенного пояса (рис. 4).

Рисунок 4

4. Принадлежность Арктической геодепрессии к Атлантической геодинамической системе выразилась в наличии свойственных последней четырех главных стадий раскрытия СЛО: поздняя пермь - триас, юра - ранний мел, поздний мел - палеоген, неоген - ныне.

Наличие этих стадий в Арктической геодепрессии проявлено во вспышках магматизма и в ритмике седиментационных процессов [Геологическое…, 1984].

Отличительной особенностью Арктической геодепрессии является затянувшийся доспрединговый, или доокеанический, этап континентального рифтогенеза (поздняя пермь - нижний мел) и укороченный спрединговый, или синокеанический этап (палеоген - ныне). При этом поздний мел выступает в качестве второй континентальной рифтогенной фазы, обусловившей место дивергентного шва и будущего осесимметричного спрединга. Следует подчеркнуть, что активная рифтогенная фаза позднего мела отчетливо проявлена по всему Атлантическому сегменту. Именно в эту фазу соединились Северная и Южная Атлантика и произошла смена последовательности спрединговых магнитных аномалий Китли последовательностью Ламонтской шкалы [Тектоника…, 1988].

5. В ходе тектонических преобразований в составе Арктической геодепрессии на доокеаническом этапе получили развитие три типа региональных структур, охватывающих области континентальной коры: линейно-дуговые орогены, сводовые поднятия или туморы, койлогенные бассейны или овалы оседания, объединяющие линейные прогибы и изометричные котловины [Геологическое…, 1984; Погребицкий, 1976].

Развитие линейно-дуговых орогенов, составляющих пограничный орогенный пояс и барьеры между койлогенными бассейнами, носит характер рекуррентного многофазного роста, иногда на месте, иногда с некоторым смещением внутрь депрессии [Погребицкий, 1976]. Остальные структуры также характеризуются рекуррентным развитием, но их депоцентры и оси остаются практически на одном и том же месте [Погребицкий, 1976].

На месте койлогенных бассейнов с поздней перми по поздний мел располагались преимущественно мелководные эпиконтинентальные моря. Важнейшим элементом доокеанического структурного ансамбля Арктической геодепрессии было линейное сводовое поднятие на месте будущих Норвежско-Гренландского и Евразийского глубоководных бассейнов. Это поднятие реконструируется как мощный источник сноса в окружающие койлогенные бассейны [Геологическое…, 1984], куда поступали продукты его размыва: обломки вулканических и метаморфических пород, в том числе глаукофановых сланцев. Как показывают сейсмические разрезы Амеразийского бассейна [Grantz et al., 1990], он уже существовал как койлогенный бассейн и примыкал к восточному (ломоносовскому) крылу поднятия.

Сводовое поднятие было, естественно, уже современной области спрединговых структур. По периферии оно было окружено глубокими компенсационными прогибами с мощными пермо-триасовыми накоплениями (данные бурения на Земле Франца-Иосифа, сейсмические разрезы плато Воринг и Гренландского шельфа) [Тектоника…, 1988; Эльдхольм и др., 1984].

В океаническую стадию ансамбль континентальных структур остался прежним. Принципиальные изменения в кайнозое произошли в центре геодепрессии, где сформировались глубоководные океанические котловины: Норвежско-Гренландский и Евразийский бассейны - за счет раздвижения плит и Амеразийский бассейн - за счет погружения.

Таким образом, в ходе структурной эволюции Арктической геодепрессии существовал длительный период (пермь - мел) эпиконтинентальных преобразований вокруг мантийного диапира, растущего в центре депрессии. В это время были заложены основные черты строения Арктической геодепрессии: периферийный пояс пограничных орогенов, промежуточный пояс койлогенных бассейнов и центральное ядро, где рос мантийный диапир.

В позднем мелу сводовое поднятие над диапиром испытало рифтогенное обращение и на его месте образовалась абиссальная область со спрединговой структурой ложа и срединным рифтом. Амеразийский бассейн является океанизированным эпиконтинентальным бассейном, который в мезозое находился в едином ряду с другими койлогенными бассейнами Северо-Американской литосферной плиты (Свердрупским и Верхояно-Чукотским). Совместно с Верхояно-Чукотским койлогенным бассейном он входил в состав Тихоокеанского подвижного пояса в качестве задугового бассейна. При раскрытии CJIO в кайнозое он оказался внутри Северо-Американской плиты и обособился как единая абиссальная котловина в олигоцен-миоцене в связи с недокомпенсацией осадками интенсивно проседающего ядра Арктической геодепрессии [Тектоника…, 1988].

6. В вещественном отношении развитие Арктической геодепрессии направлено на формирование новообразованной фемической литосферы в абиссальном ядре и на новообразование салической литосферы в пограничном орогенном поясе. В промежуточной зоне в процессе переработки литосферы Лавразийского континента формируется ансамбль дочерних структур - койлогенных бассейнов и их орогенных барьеров, копирующих биполярную направленность процессов в целом [Погребицкий, 1976].

Механизм формирования фемической литосферы в области спрединга описан во многих публикациях и пока нет оснований пересматривать принципиальную модель последовательного наращивания базитовой коры за счет выплавок из мантии при раздвиге дивергентного шва.

Модель воздымания эпиконтинентальных орогенов за счет наращивания их гранитно-метаморфической инфраструктуры по вертикали также широко известна. Следует подчеркнуть, что максимальная активность этого процесса наблюдается на границе Арктической геодепрессии с Тихоокеанским сегментом, где глубинный анатексис и палингенез сопровождаются вулканизмом (Охотско-Чукотский вулканогенный пояс). Эти орогены в мезозое представляли собой энсиалические островные дуги. Пограничные орогены, отделяющие Арктическую геодепрессию от внутренних районов Атлантического сегмента, а также межбассейновые барьеры характеризуются меньшей активностью недр, и лишь отдельные дайки или штоки прорываются здесь в верхние структурные ярусы.

Процесс формирования койлогенных бассейнов остается во многом неясным.

7. В Арктической геодепрессии между пограничным орогенным поясом и раскрывающейся абиссальной областью Норвежско-Гренландского и Евразийского бассейнов располагается 10 вполне автономных койлогенных бассейнов. На Евразийской плите это система Норвежских прогибов, Баренцевский и Печорский бассейны, Северо-Карский бассейн и Западно-Сибирский бассейн, включающий Южно-Карскую котловину. На Северо-Американской плите располагаются Восточно-Гренландская система прогибов, Свердрупский бассейн, Амеразийский бассейн, включающий Канадскую котловину и Колвилский прогиб, а также Верхояно-Чукотский бассейн, дополненный прогибами Восточно-Сибирского моря. Среди этих внутриплатных бассейнов особое место занимает бассейн моря Лаптевых, который представляет собой прямое продолжение раскрывающегося океана на континенте [Тектоника…, 1988].

Как показывает сравнительный анализ глубинного строения всех этих бассейнов, выполненный на основании профилей ГСЗ, общим для них является утонение коры при частичном или полном редуцировании «гранитно-метаморфического» слоя. При этом изменения тем больше, чем больше мощность койлогенного комплекса или койлогенного комплекса + вода.

Тектоническая и магматическая активность в формировании койлогенных бассейнов заметно возрастает в направлении к границе с Тихоокеанским сегментом и с приближением к Норвежско-Гренландской и Евразийской областям спрединга. Наблюдается также усиление дифференцированности проседания при утонении промежуточного этажа [Геологическое…, 1984]. Максимальная тектоно-магматическая активизация свойственна Амеразийскому и Верхояно-Чукотскому койлогенным бассейнам. В последнем в соответствии с сектором сжатия Северо-Американской и Евразийской литосферных плит (Анюйско-Ляховская, Момская и Западно-Верхоянская сутуры) сформировался складчатый комплекс, интрудированный гранитами.

Морфоструктурное районирование внутри койлогенных бассейнов свидетельствует о том, что при проседании их фундамента наследуются особенности его глубинной структуры: региональные рифты проявляются в виде линейных валов, а гранито-гнейсовые купола кристаллического основания выступают в виде сводов в связи с активным конседиментационным проседанием межкупольных депрессий. Эти процессы сопровождаются, как показывает бурение разведочных и опорных скважин (Западная Сибирь), интенсивной доломитизацией, анкеритизацией и сидеритизацией глинистых сланцев и глинисто-карбонатного цемента песчаников промежуточного этажа и базальных слоев койлогенного комплекса. Если же учесть, что в каждом из койлогенных бассейнов имеется также большее или меньшее количество базитовых мантийных выплавок, то необходимо признать, что механизм койлогенеза обусловлен не только изохимическими преобразованиями в мантии (базит-эклогит при остывании недр), но и прогрессивной аллохимической базификацией на всех термобарических уровнях. Наиболее распространен, вероятно, регионально проявленный приразломный зональный метаморфизм, сквозной для всех слоев коры и верхов мантии.

8. Итак, на примерах геологических взаимоотношений СЛО и окружающих континентов представляется возможным констатировать:

- раскрытие океанов есть следствие длительной эволюции тектоносферы, которая сопровождается ростом гор и развитием седиментационных бассейнов по окраине и внутри континентов;

- ансамбли океанических и эпиконтинентальных структур обусловлены тектоно-магматической активизацией недр, которая оказывается упорядоченной в пространстве и согласованной во времени в планетарных масштабах;

- утверждение А.П. Карпинского о том, что геологу нужна вся Земля, звучит сегодня по-прежнему актуально, и если мы хотим создать правдоподобную модель ее геологической эволюции, то должны рассматривать океаны и континенты в их совокупном геологическом развитии.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых. Т. 9, Моря Советской Арктики/Под ред. И.С. Грамберга и Ю.Е. Погребицкого. Л., Недра, 1984. 280 с.

2. Погребицкий Ю.Е. Геодинамическая система Северного Ледовитого океана и ее структурная эволюция. Сов. геология, 1976, № 12, с. 3-22.

3. Тектоника континентов и океанов. Объяснительная записка к Международной тектонической карте мира масштаба 1:15 000 000. М., Наука, 1988. 245 с.

4. Эльдхольм О., Майер А.М., Сундвор Е. Строение и развитие континентальной окраины Норвежско-Гренландского моря. 27-й МГК, К.04, Геология Арктики, доклады. Т. 4, 1984, с. 37-50.

5. Grantz A., Johnson L. and Sweany J.F., eds. The Arctic Ocean region. The Geology of North America, 1990, v. 1. G.S.A. 644 p.

6. Johnson G.L., Pogrebitsky Ju., Macnab R. Arctic Structural Evolution: Relationship to Paleoceanography. The Polar Oceans and Their Role in Shaping the Global Environment. Geophysical Monograph, 1994, 85, p. 285-294.

 

 

Ссылка на статью:

Погребицкий Ю.Е. Раскрытие Северного Ледовитого океана и сопутствующие геологические процессы на окружающих континентах // Региональная геология и металлогения. 1997. № 7. С. 129-136.

 





eXTReMe Tracker

 

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz