К ПРОБЛЕМЕ ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ В АРКТИКЕ И ТЕКТОНИЧЕСКОГО ЕДИНСТВА ТЕРРЕЙНА НОВОСИБИРСКИХ ОСТРОВОВ: НОВЫЕ ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ И ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

В.А. Верниковский, Д.В. Метелкин, Т.Ю. Толмачева, Н.А. Малышев, О.В. Петров, Н.Н. Соболев, Н.Ю. Матушкин

Скачать *pdf на сайте:

  

УДК 550.384.5,551.248.1,551.83

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, 630090, Новосибирск, пр. Ак. Коптюга, 3, Россия

Новосибирский государственный университет

ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург

ОАО НК «Роснефть», Москва

 

 

Современную структуру Северного Ледовитого океана определяют взаимное расположение Евразии и Северной Америки, положение и структуры микроконтинентов и основных террейнов распавшегося палеоконтинента Арктиды [Зоненшайн и Натапов, 1987], процессы раскрытия Амеразийского (граница юры и мела) и Евразийского (палеоген-неоген) бассейнов. Для создания эволюционных моделей и разработки корректных палеогеодинамических реконструкций для Арктического региона в течение всего неопротерозойско-фанерозойского времени необходимы наряду с геологическими и геохронологическими палеомагнитные данные, позволяющие установить взаимное расположение палеоконтинентов и террейнов в тот или иной момент времени. К сожалению, таких данных для основных структур Арктики крайне мало, а для восточной части Арктики, в том числе для архипелага Новосибирских о-ов, они практически отсутствуют.

Новосибирский террейн - одна из ключевых структур Арктики (рис. 1). Он входит в состав российского арктического шельфа и, по мнению многих исследователей, представляет собой континентальный террейн с докембрийским фундаментом и палеозойским чехлом, главным образом карбонатным [Косько, 1977; Natalin et al., 1999]. Однако многие вопросы, связанные с его строением и границами, остро дискутируются. Продолжает дискутироваться его первоначальная принадлежность к краевым структурам Сибири или Северной Америки [Хаин и др., 2009]. Также вызывает много разногласий положение западной границы Чукотско-Аляскинского террейна [Спектор и др., 1981; Парфенов и др., 1993; Rowley & Lottes, 1988; Kuzmichev & Bogdanov, 2003; Kuzmichev & Pease, 2007], в состав которого может входить Новосибирский террейн. По мнению ряда ученых [Grantz et al., 1998; Lawver et al., 2002], согласно ротационной модели раскрытия Амеразийского (Канадского) бассейна, Чукотско-Аляскинский террейн был оторван от Северной Америки и присоединен к Сибири. Причем рассматривается предположение, что эта важнейшая граница может разделять Новосибирский блок на два, проходя между о-вами Анжу и Де-Лонга или между о-вами Котельным и Фаддеевским. Таким образом, решение указанных и других вопросов, связанных с тектоническим строением Новосибирского террейна и его границами, позволит более корректно разработать палеогеодинамические реконструкции в Арктике, в том числе кинематические модели раскрытия Амеразийского бассейна.

Рисунок 1

В связи с важностью Новосибирской структуры по разным аспектам в сентябре 2011 г. состоялась международная экспедиция на Новосибирские о-ва, организованная ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского. В экспедиции, кроме названного института, приняли участие сотрудники ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга, ИНГГ им. А.А. Трофимука, а также зарубежные коллеги из Германии, Франции, Италии и Великобритании. Экспедиция, посетившая 9 островов архипелага, включая о-ва Де-Лонга, благодаря использованию дизель-электрохода «Михаил Сомов», на котором базировался вертолет Ми-8, предполагала решение различных геолого-структурных, палеонтологических, петрологических, геохимических и геохронологических задач. Одной из важнейшей задач экспедиции было получение палеомагнитных данных для осадочных и магматических пород архипелага.

В качестве первостепенных объектов для палеомагнитных исследований были выбраны раннепалеозойские осадочные породы о-вов Котельный (Анжу) и Беннетта (Де-Лонга) (рис. 1, 2). Их выбор определялся, во-первых, достаточно точной стратиграфо-геохронологической привязкой согласно опубликованным и новым палеонтологическим данным, а во-вторых, - возможностью сопоставления полученных палеомагнитных данных с имеющимися для одновозрастных осадочных пород Сибири, Лаврентии и Карского микроконтинента. Формирование нижнепалеозойских отложений на о-вах Котельный и Беннетта происходило в разных палеогеографических обстановках. В первом случае для ордовика-силура реконструируется карбонатная рампа, погружающаяся с северо-востока на юго-запад, а во втором, как показали наши исследования, ордовик представлен турбидитовой последовательностью.

Рисунок 2

В разрезах ордовика и силура о. Котельный установлена единая фациальная зональность, выраженная в увеличении мощностей и количества мелководноморских карбонатов в направлении с юго-запада на северо-восток [Косько, 1977]. В центральной части острова, на р. Чокурка, отложения этого возраста формируют две антиклинальные складки, в ядре которых обнажены средне-верхнеордовикские отложения малодиринг-айанской и терютехской свит, а крылья сложены урасинской и никольской свитами нижнего силура. Для палеомагнитных исследований были опробованы известняки в кровле терютехской свиты верхнего ордовика и базальные горизонты урасинской свиты нижнего силура.

Терютехская свита считается ашгиллской (верхняя часть катийского-хирнантский ярусы) на основании богатого и разнообразного комплекса табулят, изученного в разрезе по р. Чокурка и в других местонахождениях этой свиты [Косько, 1977]. В целом свиту сопоставляли с нальчанской свитой Омулевских гор, интервалом слоев М-Q ашгиллского возраста на Колыме (по руч. Мирный) и кетским «горизонтом» (современные долборский, нирундинский, бурский горизонты) на Сибирской платформе. Согласно впервые полученным данным по конодонтам, изученный стратиграфический интервал свиты не выходит за пределы верхов катийского яруса - низов хирнантского яруса (450-444 млн лет). Во всех точках найден идентичный в таксономическом отношении комплекс конодонтов, включающий Yaoxianognathustunguskaensis (Moskalenko), Paroistoduscf. nowlani Zhen, Walliserodus sp., Belodina cfcompressa (Branson and Mehl), Panderodus ex gr. greenlandensis Armstrong, sp., Pseudobelodinacf. Repens Moskalenko, Pseudobelodina sp. Различие конодонтовых комплексов из разных точек в пределах свиты заключается в разном соотношении видов, которое, скорее всего, имеет стратиграфическую значимость.

Урасинская свита согласно перекрывает терютехскую и визуально отличается от нее более темной, вплоть до черной, окраской пород. В изученном разрезе на правом берегу р. Чокурка свита сложена тонкоплитчатыми известняками, переслаивающимися с известковистыми черными аргиллитами. При этом терригенные разности преобладают в низах разреза. Ранне- и среднелландоверийский возраст свиты (443-440 млн лет) обоснован граптолитами, брахиоподами и редкими трилобитами [Косько, 1977].

В северо-восточной части острова, в районе лагуны Анисий (р. Гребеночная), представлены самые нижние горизонты палеозойского разреза айанской свиты раннего ордовика, сложенные преимущественно доломитами с прослоями алевролитов и детритовых известняков. Во время геологической экспедиции 2011 г. было изучено несколько небольших обнажений айянской свиты. Ранее при геолого-съемочных работах в районе р. Гребеночная [Косько, 1977] были найдены остатки ангарелл (Angarella cf. lopatini Asatkin), трилобитов, редких брахиопод и остракод, на основании которых айанская свита была отнесена к верхнему аренигу (низы среднего ордовика). Мы из наиболее карбонатной средней части свиты получили комплекс конодонтов (ТТ11-06), включающий Semiacontiodus sp. (рис. 3) и Drepanodus sp., указывающий на позднетремадокский-раннефлоский возраст вмещающих отложений (480-475 млн лет). Из этих пород были отобраны палеомагнитные образцы.

Рисунок 3

На о. Беннетта в архипелаге Де-Лонга осадочная последовательность среднего ордовика имеет ярко выраженный флишоидный характер с цикличностью и сокращенными циклами Боума, типичными для относительно приближенных к источнику сноса дистальных турбидитов. В разрезе наблюдаются единичные прослои крупно- и среднезернистых песков с градационной слоистостью. Основание потоков, как правило, представлено тонкозернистыми песками с неявной градационной слоистостью. Тонкозернистые пески с массивными текстурами перекрываются косослоистыми песками, на которые, в свою очередь, налегают слоистые песчано-алевролитовые отложения плоского потока. Перекрываются песчаные породы значительно более тонким пелитовым материалом с ярко выраженными конседиментационными оползневыми текстурами. Возраст толщи на восточном берегу о. Беннетта был уточнен по новым сборам граптолитов и конодонтов. В средней части разреза граптолиты встречаются относительно редко, среди них определены Pendeograptus pendens (Elles), Isograptus ex grсaduceus (Salter) и Tylograptus sp., характерные для дапинского яруса (472-468 млн лет).

Значительно более разнообразный комплекс граптолитов был собран в течение полевых работ 2011 г. выше по разрезу, в верхней трети изученной толщи. Среди граптолитов были предварительно определены (Р.Ф. Соболевской) следующие формы - Pseudogoniagraptus timidus (Harris et Thomas), Expansograptus sp., Cryptograptus schaeferi Lapworth, Glossograptus sp., Paraglossograptus tentaculatus (JHall), Diplograptus sp., Climacograpthus sp., Eoglyptograptus affdentatus (Brongniart), Cryptograptus tricornis (JHall), Phyllograptus affAnna (JHall), Glossograptus affhincksii (Hopkinson). Большинство форм, согласно Р.Ф. Соболевской, распространены в двух нижних зонах - Expansograptus hirundo и Dydimograptus murchisoni дарривильского яруса среднего ордовика (468-465 млн лет). Среди конодонтов в разрезе определены Paroistodus horridus (Barnes et Poplawski), Periodon macrodentata (Graves et Ellison), Spinodus spinatus (Hadding), Polonodus sp., Ansella sp., Tripodus sp., Costiconus sp., характерные для раннего дарривилия. Здесь же, на восточном берегу о. Беннетта (бухта Павла Кеппена), отобраны пробы для палеомагнитных исследований.

Лабораторные палеомагнитные эксперименты выполнены по стандартной методике на аппаратуре палеомагнитного центра в лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИНГГ СО РАН. Аппаратурный комплекс включает измерители нового поколения, в том числе криогенный магнитометр 2G Enterprise (США) со встроенной установкой для размагничивания, размещенный в экранированной комнате, на котором выполнена основная часть измерений. В основу определения компонентного состава намагниченности положено пошаговое размагничивание переменным магнитным полем для карбонатных пород о-ва Котельный и нагревом для песчаников о-ва Беннетта.

Таблица 1

Изученные породы характеризуются относительно слабым, но устойчивым палеомагнитным сигналом. По результатам размагничивания переменным магнитным полем уверенно диагностируется регулярная характеристическая компонента намагниченности, которая в большинстве образцов единственная, не считая лабораторной вязкой компоненты. Значение медианного разрушающего поля 15-30 мТл; более 90% намагниченности разрушается при воздействии полем амплитудой 100-140 мТл, что в совокупности свидетельствует о высокой магнитной жесткости минералов - носителей палеомагнитной информации. По результатам терморазмагничивания наиболее часто фиксируется присутствие регулярной относительно низкотемпературной компоненты. Резкий спад величины намагниченности отмечается при нагреве до температуры около 360°С, затем эта величина меняется слабо, а при нагреве выше 480°С растет на порядок, хаотически меняя направление. При сопоставлении полученных палеомагнитных направлений (табл. 1) отчетливо видно их сходство в стратиграфической системе координат. Вектор намагниченности имеет довольно крутые наклонения и ориентирован на северо-запад. О древнем, вероятно первичном, возрасте установленных компонент намагниченности свидетельствует тест складки. Совпадение установленных палеомагнитных направлений для о-вов Беннетта и Котельный - свидетельство тектонического единства территории архипелагов Анжу и Де-Лонга. Их взаимное расположение в начале палеозоя не отличалось от современного. Рассчитанные виртуальные геомагнитные полюсы на геосфере выстраиваются в линию - тренд, где среднеордовикский (465 млн лет) полюс о-ва Беннетта расположен между раннеордовикским (475 млн лет) полюсом, рассчитанным для пород айянской свиты, и ордовикско-силурийским (440 млн лет) полюсом для пород терютехской и урасинской свит о-ва Котельный (рис. 4).

Рисунок 4

Исходя из полученного тренда кажущегося движения полюса, просто рассчитать приблизительную скорость перемещения для Новосибирского блока. Обычно ее раскладывают на две составляющие: широтный дрейф (амплитуда смещения вдоль долготы) и вращение (скорость поворота вокруг вертикальной оси). На построенных диаграммах (рис. 4) видно, что скорость перемещения блока незначительная: широтный дрейф менее 4 см/год, а вращение до 2 градусов/млн лет. В первой половине ордовика в кинематике немного преобладает угловая составляющая, а во второй - широтный дрейф. Можно заключить, что Новосибирский блок в раннем палеозое испытывал плавное относительно медленное перемещение в субтропической области земного шара с незначительным вращением по часовой стрелке.

Представленные первые палеомагнитные данные, полученные по хорошо датируемым нижнепалеозойским осадочным породам о-вов Котельный и Беннетта, позволяют утверждать, что породы архипелагов Анжу и Де-Лонга минимум с раннего ордовика формировались в пределах единого Новосибирского террейна, т.е. на едином фундаменте. Обсуждаемая выше сутурная зона не могла его пересекать, в том числе при раскрытии Амеразийского бассейна в раннем мелу.

Решение вопроса о принадлежности Новосибирского террейна к какому-либо палеоконтиненту в палеозойское время пока остается открытым. Биогеографическая приуроченность фауны к тому или иному региону является косвенным свидетельством близости/удаленности палеобассейнов. Новые данные по конодонтам и ранее изученным фаунам ордовика и силура о-ва Котельный говорят об их биогеографическом сходстве с таковым Сибирской платформы и Таймыра и соответственно о возможном расположении этой части Новосибирского блока в относительной близости от Сибирского палеоконтинента. Однако пока этого нельзя сказать по палеомагнитным данным. Полученные координаты палеомагнитных полюсов Новосибирского блока отличаются от соответствующего интервала траекторий кажущегося движения полюса Сибирского кратона [Метелкин и др., 2012], Лаврентии [Torsvik et al., 1996] и близко расположенного Карского микроконтинента [Metelkin et al., 2005].

Отметим, что отсутствие палеомагнитных данных по раннему палеозою Чукотско-Аляскинского террейна также пока закрывает возможность судить о тектонической принадлежности Новосибирской микроплиты в раннем палеозое этому структурному элементу современной Арктической окраины. Не исключен вариант, что Новосибирский блок в начале палеозоя имел независимую от указанных тектонических единиц террейновую историю.

Авторы благодарны капитану дизель-электрохода «Михаил Сомов» Ю.А. Нестеко за помощь в выполнении исследований на Новосибирских о-вах. Авторы признательны А.А. Суярковой за фотографирование граптолитов. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 10-05-00128.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зоненшайн Л.П., Натапов Л.М. В кн.: Актуальные проблемы тектоники океанов и континентов. М.: Наука, 1987. С. 31-57.

2. Косько М.К. В кн.: Тектоника Арктики. Складчатый фундамент шельфовых осадочных бассейнов. Л.: НИИГА, 1977. С. 55-85.

3. Natal’in B.A., Amato J.M., Toro J., Wright J.E. Paleozoic rocks of northern Chukotka Peninsula, Russian Far East: implications for the tectonics of the Arctic region // Tectonics. 1999. V. 18. P. 977-1003.

4. Хаин В.Е., Полякова И.Д., Филатова Н.И. Тектоника и нефтегазоносность восточной Арктики // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 4. С. 443-460.

5. Спектор В.Б., Андрусенко A.M., Дудко Е.А., Карева Н.Ф. Продолжение Южно-Анюйской сутуры в приморской низменности // Доклады АН СССР. 1981. Т. 260. С. 1447-1450.

6. Rowley B.R., Lottes A.L. Plate Kinematic reconstruction of the North Atlantic and Arctic: Late Jurassic to Present // Tectonophysics. 1988. V. 155. P. 73-120.

7. Парфенов Л.М., Натапов Л.М., Соколов С.Д., Цуканов Н.В. Террейны и аккреционная тектоника Северо-Востока Азии // Геотектоника. 1993. № 1. С. 68-78.

8. Kuzmichev A., Bogdanov N. Where Does the South Anyui Suture Go to in the New Siberian Islands and Laptev Sea? Implication to the Rotational Hypothesis of the Amerasia Basin Opening. EGS-AGU-EUG Joint Assembly. Geophys. Res. Abstracts, 5. Abstract EAE03-A-05165. Nice, 2003.

9. Kuzmichev A.B., Pease V.L. Siberian trap magmatism on the New Siberian Islands: constraints for Arctic Mesozoic plate tectonic reconstructions // J. Geol. Soc. London. 2007. V. 164. P. 959-968.

10. Grantz A., Clark D.L., Phillips R.L., Srivastava S.P. Phanerozoic stratigraphy of Northwind Ridge, magnetic anomalies in the Canada basin, and the geometry and timing of rifting in the Amerasia basin, Arctic Ocean // GSA Bull. 1998. V. 110. № 6. P. 801-820.

11. Lawver L.A., Grantz A., Gahagan L.M. Plate kinematic evolution of the present Arctic region since the Ordovician // Geol. Soc. Amer. Spec. Pap. 2002. V. 360. P. 333-358.

12. Государственная геологическая карта СССР 1:200000. Сер. Новосибирские острова. Листы T-54; S-53; S-54. Объясн. записка. M., 1985. 161 с.

13. Метелкин Д.В., Верниковский В.А., Казанский А.Ю. Тектоническая эволюция сибирского палеоконтинента от неопротерозоя до позднего мезозоя: палеомагнитная запись и реконструкции // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 7. С. 883-899.

14. Torsvik T.H., Smethurst M.A., Meert J.G., et al. Continental break-up and collision in the Neoproterozoic and Palaeozoic:A tale of Baltica and Laurentia // Earth Sci. Rev. 1996. V. 40. P. 229-258.

15. Metelkin D.V., Vernikovsky V.А., Kazansky A.Yu., et al. Paleozoic history of the Kara microcontinent and its relation to Siberia and Baltica: Paleomagnetism, paleogeography and tectonics // Tectonophysics. 2005. V. 398. P. 225-243.

 

 

Ссылка на статью:

Верниковский В.А., Метелкин Д.В., Толмачева Т.Ю., Малышев Н.А., Петров О.В., Соболев Н.Н., Матушкин Н.Ю. К проблеме палеотектонических реконструкций в Арктике и тектонического единства террейна Новосибирских островов: новые палеомагнитные и палеонтологические данные // Докл. РАН. 2013. Т. 451. № 4. С. 423-429.

 





eXTReMe Tracker

 

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz