В.А. Ермаков1

Эскарпогенез как механизм формирования структуры хребта Ломоносова

Скачать *pdf

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта (ИФЗ) РАН, Москва, Россия

 

Подводный хребет Ломоносова пересекает весь Ледовитый океан (СЛО), соединяя шельфовые моря Гренландии и Канады с таковыми Сибири в районе Новосибирских островов; глубины хребта около 1000- 2000 м . Протяженность хребта около 1800 км . Хребет разделяет СЛО на две крупные впадины, Канадско-Сибирскую (Амеразийскую) и Гренландско-Европейскую (Евразийскую), с глубинами, достигающими 4000 и 5200 м [Большая советская…, 1956]. Первая впадина, в свою очередь, представлена двумя разноглубинными котловинами: Канадской и сдвоенной Макарова-Подводников, которые разделены поднятиями хребтов Менделеева и Чукотского плато. Морфоструктура второй, меньшей впадины более простая. Две разноуглубленные ступени типа абиссальных равнин, котловины Нансена и Амундсена, разделены продольным глубинным сводом хребта Гаккеля, который возвышается на 1- 2 км над дном котловин. Свод обладает многими признаками срединно-океанических хребтов. Основные события, определившие формирование Амеразийского бассейна, относятся к юрско-меловому времени; в этот период происходят прогибание обширных континентальных территорий СЛО, соответствующая морская трансгрессия и образование обширных плато типа траппов [Шипилов и Карякин, 2008]. Временные соотношения этих процессов надежно не установлены.

Многие геологи считают хребет Гаккеля структурой спрединга, полагая, что здесь примерно 55-56 млн. лет назад произошел полный разрыв континентальной коры, так что к настоящему времени ширина новообразованной океанской коры составила около 900 км (что равно суммарной ширине двух смежных котловин). Это решение соответствует концепции «плитовой тектоники» и распространяется и на образование всех других структур СЛО. Так ли это? Структуры СЛО в целом не похожи на таковые других океанов. Здесь нет признаков субдукции, но, с другой стороны, при пассивном характере окраин, ориентировка движений микроплит не совпадает с движением плиты Евразии от Атлантики к Тихому океану, нет и признаков скучивания коры; торцевые концы рифтовой системы хребта Гаккеля не имеют продолжения в континентальной части Евразии, а сама рифтовая система развита локально в Евразийской впадине. Карта аномального магнитного поля (см. Б.Ю. Глебовский и др. в: [Российская Арктика…, 2002]) показывает, что спрединг СЛО ограничен лишь этим участком и его действие возможно лишь в том случае, если мы не найдем другого объяснения для формирования полосовых магнитных аномалий. Возможно, однако, что они связаны с короблением, сморщиванием тонкой океанской коры.

Хотя глубокие впадины или котловины СЛО, действительно, имеют океаническое или субокеаническое строение, в равной мере очевидно, что структуры хребтов Менделеева и Ломоносова - субконтинентальные, это - реликты континентальной коры мощностью > 25 км ; на хребте Ломоносова под осадочным чехлом вскрыты комплексы каледонид. На поднятиях Амеразийского бассейна фундамент представляет собой кристаллическое платформенное основание при мощности чехла 5,0- 5,5 км (см. В.А. Поселов и др. в: [Российская Арктика…, 2002]). Другая, вполне убедительная версия образования этих структур сводится к действию процесса дискретного прогибания и преобразования континентальной коры СЛО [Оффман и Буш, 1983; Погребицкий, 1976; Тараканов, 1983], с образованием котловин и разграничивающих их реликтов коры (эскарпов). Впадины, прогибаясь, втягивают на себя и наклоняют пограничные участки шельфов с продолжающими их низменностями в ограничениях Арктической геодепрессии; при длительном и интенсивном развитии впадины осложняются флексурами, ступенями, грабенами. Обычно такие проседания имеют асимметричный профиль [Оффман и Буш, 1983]. Эскарпы - это ряд сочленений между неравномерно проседающими участками континентальной коры всевозможных форм и размеров. Хребты Ломоносова, Менделеева, Чукотского плато как раз являются примерами подобных эскарпов, отражающих разные время и условия их оседания. Диагностические признаки эскарпов следующие [Оффман и Буш, 1983]: эскарпы формируются сближенными бортами впадин; их морфология, амплитуды, падения поверхностей, возраст определяются проседаниями смежных впадин; под действием прогибания впадин эскарпы растягиваются, на их вершинах образуются трещины, вторичные мульды, линейные грабены; эти структуры - наиболее проницаемы для магмы и флюидов; на крыльях эскарпов часто развиваются гравигенные дислокации.

П.Е. Оффман на примере Урала и двух смежных платформ детально рассмотрел роль оседаний поверхности Земли в связи с его формированием и эволюцией. Применительно к СЛО эту концепцию разрабатывают Ю.Е. Погребицкий и Л.В. Тараканов [Погребицкий, 1976; Тараканов, 1983]. Л.В. Тараканов [Тараканов, 1983] рассматривает названные хребты и плато СЛО как недоосевшие своды, а рифтовый хребет Гаккеля как новообразование, геологическую морщину, которая локализовала избыток оседающей сильно преобразованной коры, не уместившийся в кривизне ее меньшего радиуса. Заметим, что идея «невмещаемости» оседающего сегмента поверхности Земли ещё в 1922 г . высказана А.А. Павловым. Не исключено, что главные элементы тонкокожей тектоники океанов вблизи зон спрединга определяются фактором ее малой мощности при относительно высокой температуре и пластичности. Известно, что при охлаждении коры и ее утолщении элементы морщинистости или «стиральной доски» в ее морфоструктуре утрачиваются.

Идея прогибания и океанизации коры, связанная с формированием глубоководных впадин, была использована при разработке новой концепции формирования островных дуг (далее ОД) по периферии Пацифики [Ермаков, 1993; 2005]. При этом удалось решить парадокс, сформулированный по отношению к данной проблеме В.В. Белоусовым как «орогенез в условиях преимущественного опускания» территории или, иначе, орогенез ОД при преобладающем тафрогенном развитии впадин.

Историко-геологический, палеогеографический анализ показывает, что площадь и поперечник ОД, а, следовательно, и объем островного поднятия со временем постоянно уменьшается. ОД разделяется на продольные части, на ее месте формируются двойные дуги меньшего размера. Шельфы дуг опускаются на глубины аваншельфов и далее, в область глубоководных впадин. Подобный процесс происходит не только со стороны задуговых бассейнов, но и с океанской стороны дуг в менее интенсивном виде. Внешние дуги являются показателем относительной стабильности океанской стороны дуг. Вклад вулканических процессов в общий объем островного поднятия по разным оценкам составляет не более 25-30%; остальной объем приходится на более древний фундамент или консолидированное основание. Изучение поверхностей несогласий показывает, что тектонический процесс в целом имеет циклический характер. В периоды нисходящих движений поперечник ОД последовательно сокращается за счет обрушения продольных краевых частей ОД, а в периоды восходящих движений остаточная суша поднимается и террасируется. Таким образом, тектоническая эволюция ОД развивается под воздействием как обширных эпейрогенических, так и локальных контрастных глыбовых движений (рисунок).

Процесс эволюции ОД нельзя назвать орогенезом, при котором, как известно, объем поднятия непрерывно прирастает. В ОД, наоборот, объем поднятия в целом уменьшается, поскольку поднимается лишь остаточная суша. Островная дуга - это остаточная эпиконтинентальная суша или гигантский сдвоенный эскарп между расширяющимися и опускающимися смежными впадинами океана и задугового бассейна. Процесс формирования эскарпов назван эскарпогенезом [Ермаков, 2005]. Тождество эскарпогенеза и орогенеза, заключающееся в присутствии грубых моласс и некотором сходстве вулканических формаций, не является контраргументом, поскольку характеризует лишь отдельные стадии процессов. Цельные эволюционные серии осадочных формаций в том и другом процессах (и в геологических разрезах) резко различаются: при эскарпогенезе мелководные осадки будут сменяться глубоководными, при орогенезе - наоборот.

Эскарпогенез, в противоположность орогенезу, приводит к уменьшению объема континентальной коры, сходному с океанизацией. Океанизация протекает, однако, не в самой ОД, а в тыловой впадине, когда все новые части этой ОД оказываются вовлеченными в прогибание. Эскарпогенез отличается от орогенеза по их конечному результату: в первом случае это - исчезновение поднятий, погружение ОД под уровень моря, во втором - формирование горной страны. Таким образом, в эволюции ОД можно наметить последовательный ряд от энсиалических к энсиматическим ОД, в том числе, - к погребенным под уровень моря, типа Кюсю-Палау в Филиппинском море [Ермаков, 2005]. Энсиматические ОД имеют постепенные переходы к «исчезающим» дугам или остаточным поднятиям в областях глубокого прогибания коры. Подобными структурами, или деградирующими ОД, являются подводные хребты Западно-Марианский, Норфолк, Колвилл-Лау, Три-Кинг, подводные горы Беата и Авес в Карибском море, хребет Ширшова в Беринговом море и др. (по Н.А. Богданову, 1988 г .). Эволюция этих структур близка по своему типу к эволюции эскарпов СЛО. Вовсе не обязательно, чтобы исчезающая островная суша проходила стадию высокой вулканической активности, однако во всех подобных структурах происходит процесс физико-химического перерождения континентальной коры.

В заключение сформулирую несколько общих положений, связанных с концепцией дискретного уплотнения литосферы Земли [Оффман и Буш, 1983; Погребицкий, 1976; Тараканов, 1983]. «Слои (пород) покрывают всю Землю и образуются они непрестанно, от начала архея до наших дней. Слои - источник познания природы земной коры... Первое и, самое главное, о чем говорят слои - о проседаниях поверхности Земли» [Оффман и Буш, 1983, с. 183]. Прогибания - универсальный механизм тектогенеза. Различаются лишь время, формы и размеры прогибаний и остаточных возвышенностей. Эти возвышенности сами состоят из какого-то числа прогибов. Смена во времени и в пространстве областей накопления - прогибаний и составляет достоверно документируемую геологическую историю. Эффективное прогибание, по-видимому, проявилось, начиная с рифея. Прогибания поверхности литосферы вызывают региональные и локальные трансгрессии, привязанные к синхронным уровням океана. Прогибание компенсирует дискретное уплотнение вещества тектоносферы, изменяя тем самым фигуру и лик Земли, определяя, в конечном счете, ротационный механизм планеты, палеогеографию поверхности, климат, зигзаги органической эволюции. Один из расчетов, предпринятых П.Е. Оффманом, показывает возможность сокращения радиуса Земли за счет уплотнения вещества на 10 км за 200 млн. лет, что соответствует сокращению объема на 0,004%. Другое, качественное решение [Ермаков, 2008] предполагает, что суммарное сокращение радиуса за всю геологическую историю выражается величиной среднестатистической мощности земной коры, около 40 км .

 

Литература

1. Большая Советская Энциклопедия. Т. 38. М .: Сов. энциклопедия, 1956. С. 317-323.

2. Ермаков В.А. Образование и эволюция Курильской островной дуги // Результаты комплексного изучения тектоносферы. М: ИФЗ РАН, 1993. С. 83-116.

3. Ермаков В.А. Островные дуги и их роль в эволюции континентальной окраины (новый взгляд на известные факты) // Вулканология и сейсмология. 2005. № 5. С. 3-18.

4. Ермаков В.А. Неповторяющаяся история остывающей Земли // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: в 2 т. М: ГЕОС, 2008. С. 287-293. (Материалы XLI Тектонич. совещ.; Т. 1).

5. Оффман П.Е., Буш Э.А. Фундаментальный и сопутствующий процессы формирования земной коры. М.: Недра, 1983. 188 с.

6. Погребицкий Ю.Е. Геодинамическая система Северного Ледовитого океана и ее структурная эволюция // Сов. геология. 1976. № 12. С. 3-17.

7. Российская Арктика: Геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб., 2002. 959 с.

8. Тараканов Л.В. Морфотектогенез Арктической геодепрессии, некоторые выводы и следствия // Геоморфология. 1983. № 1. С. 47-57.

9. Шипилов Э.В., Корякин Ю.В. Юрско-меловой магматизм Баренцево-Карской континентальной окраины // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: в 2 т. М.: ГЕОС, 2008. С. 475-480. (Материалы XLI Тектонич. совещ.; Т. 2).

 

 

Ссылка на статью:

Ермаков В.А. Эскарпогенез как механизм формирования структуры хребта Ломоносова. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 1, 2009, с. 194-199.

 



вернуться на главную


eXTReMe Tracker

 
Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz