В.Е. Хаин1, Н.И. Филатова1

О предыстории современного Северного Ледовитого океана

Скачать *pdf

1 Геологический институт (ГИН) РАН, Москва, Россия

 

В ходе синтеза научной информации в рамках программы Международного полярного года в Арктическом регионе имеются свидетельства распространения океанической коры следующих возрастов: мезопротерозойского (гренвильского), неопротерозойского (байкальского), ранне-среднепалеозойского (каледонского), среднепалеозойского-позднеюрского, позднеюрского-раннемелового и кайнозойского.

Мезопротерозойский океан возник при распаде палеопротерозойской Пангеи I (или Колумбии), оформившейся к 1,9-1,7 млрд. лет. Развитие океана происходило в раннем и среднем мезопротерозое. Позиция будущих кратонов Сибирского и Гиперборейского относительно друг друга и кратона Лаврентия на этом этапе трактуется неоднозначно, хотя в целом они размещались в древних южных и приэкваториальных широтах. Наиболее вероятно обособление в мезопротерозое Сибирского кратона и пассивный характер его окраин, что подтверждается и в Арктическом регионе. Гренвильский океан разделял северный край Сибирского кратона (современные координаты) и фрагмент Пангеи I с возрастом кристаллических сланцев фундамента 2.4-2.2 млрд. лет (в перспективе Свальдбардская и Карская микроплиты Гипербореи). К этому океану относится базит-ультрабазитовый комплекс о. Новая Земля с датировками (Pb-Pb) циркона 1550±80 и 1490±100 млн. лет, а также плагиограниты с возрастом 1300±90 млн. лет [Кораго и Тимофеева, 2005]. Мезопротерозойские океанические и островодужные породы вскрываются на п-ове Таймыр в виде совмещенных в гренвильских покровно-надвиговых структурах ультрабазитов, полосчатых габбро, вулканитов дифференцированной серии, туфогенно-кремнистых и глинистых пород, несогласно перекрытых шельфовыми отложениями верхнего рифея-венда. Гранито-гнейсы с минимальным возрастом 1000 млн. лет [Зоненшайн и др., 1987] отражают, по-видимому, этап объединения прото-Гипербореи и Сибирского кратона. Замыкание мезопротерозойского океана сопровождалось оформлением гранулит-гнейсовых орогенических поясов (Гренвильского - 1,19-1,02 млрд. лет, Свеконорвежского - 1,05-0,96 млрд. лет), спаявших сблизившиеся кратоны в интервале 1,2-0,9 млрд. лет в суперконтинент Родиния [Богданова и др., 2009; Парфенов и др., 2003; Хаин и Филатова, 2007 и др.].

Индикаторами деструкции Родинии являются дайки и силлы габбро-долеритов (1000-770 млн. лет), прослеженные от Кольского полуострова до островов Новая Земля и Полярного Урала [Кораго и Тимофеева, 2005 и др.]. Около 850 млн. лет назад рифтогенез трансформировался в спрединг с обособлением континентов Лаврентия, Балтика, Гиперборея и Сибирь. Одна из субмеридиональных ветвей неопротерозойского океана протягивалась, по-видимому, между Гипербореей, Лаврентией и Сибирью, уходя на юг (древние координаты) между Амазонией и Балтикой. На опубликованных реконструкциях неопротерозоя кратоны Балтика и Сибирь обычно «разведены» по разным широтам (соответственно 30° ю.ш. и 30° с.ш.). Однако не исключено, что они в качестве единого континента ограничивали с востока неопротерозойский океан и были обращены современной северной стороной к континентам Лаврентия и Гиперборея, размещавшимся вдоль западной границы океана. Орогенический пояс, возникший при замыкании океана из-за столкновения Балтики-Сибири с Гипербореей и Лаврентией, непрерывно прослеживается в Арктике от Шпицбергена до Аляски. В Западной Арктике к этому поясу относятся структуры протоуралид-тиманид, [Кораго и Тимофеева, 2005; Kuznetsov et al., 2006 и др.], включая амфиболиты (645±50 млн. лет) островов Новая Земля. Хотя считается [Kuznetsov et al., 2006], что окраина Балтики развивалась в пассивном режиме, однако в скважинах Тимано-Печорского региона вскрыты надсубдукционные вулканиты, датированные (К-Ar) 600-530 млн. лет [Кораго и Тимофеева, 2005]. На окраине Гипербореи (или в бассейне вблизи нее) также располагалась магматическая дуга с вулканоплутоническими ассоциациями. Закрытие позднедокембрийского океана в конце неопротерозоя подтверждается несогласным залеганием кембрийских отложений на деформированных породах протоуралид-тиманид. Коллизионные процессы развивались длительно, о чем свидетельствует широкий возрастной интервал (735-515 млн. лет) формирования мигматитов и гранитоидов повышенной калиевости, прослеженных от Шпицбергена до островов Новой Земли. Развитая здесь бимодальная вулканоплутоническая ассоциация, включающая калиевые гранитоиды S- и А-типов с возрастом 515-500 млн. лет [Кораго и Тимофеева, 2005; Kuznetsov et al., 2006 и др.], является, вероятно, индикатором новой деструкции объединившихся континентов.

Восточнее байкалиды вскрываются в Центрально-Таймырской зоне, где обнаружены офиолиты, островодужные базальты, андезиты и риолиты толеитовой серии неопротерозоя, ассоциирующие с плагиогранитами (850-740 млн. лет) [Объяснительная…, 1998; Кораго и Тимофеева, 2005 и др.]. Коллизия при замыкании океана сопровождалась гранулит-амфиболитовым метаморфизмом и гранитоидами, минимальный возраст которых 612-570 млн. лет [Объяснительная…, 1998]. В Восточной Арктике фрагменты неопротерозойского орогенического пояса зажаты между континентальными блоками Гипербореи [Хаин и Филатова, 2007]. К этому поясу относятся ортоамфиболиты, а также габбро и габбро-долериты с возрастом около 700 млн. о-ва Врангеля [Kosko et al., 1993]. Породы амфиболит-зеленосланцевой фации возраста 592-547 млн. лет известны также на шельфе Чукотского моря к югу от свода Барроу, в гранито-гнейсовых куполах Восточной Чукотки, на Северной Аляске и п-ове Сьюард [Зоненшайн и др., 1987; Lawver et al., 2002 и др.]. Обломки базит-гипербазитовых комплексов и яшм выявлены также в кембрийских терригенных породах меловой сутуры Колымской петли [Парфенов и др., 2003]. Замыкание неопротерозойского океана сопровождалось длительным (750-547 млн. лет) формированием синколлизионных гранитоидов. В итоге произошло объединение континентов Лаврентия, Гиперборея, Балтика и Сибирь, которые (очевидно, в изменившейся конфигурации) вновь были разобщены на рубеже неопротерозоя и кембрия при возникновении океана Япетус [Хаин и Филатова, 2007; Lawver et al., 2002 и др.]. Конец рифея ознаменовался появлением Пацифика.

Каледонский океан Япетус простирался в субмеридиональном направлении от 30° ю.ш. (древние координаты) на север, между кратонами Лаврентия и Балтика, размещавшимися в приэкваториальных широтах [Зоненшайн и др., 1987; Lawver et al., 2002]. Реконструируются [Ritzmann & Faleide, 2007] две северные ветви океана Япетус. Одна из них отделяла Гиперборею от Северной Гренландии и Канадского Арктического архипелага, а другая простиралась между Гипербореей и Сибирью и, возможно, соединялась с открывшимся в ордовике Уральским бассейном. Индикаторами этих ответвлений Япетуса являются ордовикские офиолиты Земли Пири, глубоководные вулканогенно-глинистые отложения кембрия - среднего девона (франклинский комплекс) Арктической Аляски, а также каледониды на современных шельфах Чукотского (глинисто-яшмовые и вулканогенные породы ордовика и силура к югу от свода Барроу) и Восточно-Сибирского (нижнепалеозойские турбидиты и островодужные вулканиты островов Жаннетты и Генриетты) морей. Мощные граптолитовые глинистые сланцы нижнего палеозоя известны на п-ове Таймыр. Еще одно ответвление океана Япетус реконструируется к востоку (современные координаты) от Сибирского кратона. В сутуре Колымской петли обнаружены тектонические фрагменты базит-гипербазитовых комплексов, возраст амфиболит-зеленосланцевого метаморфизма которых (40Ar/39Ar) 430-419 млн. лет [Парфенов и др., 2003]. Другие аллохтонные покровы здесь сложены: кембрийскими алевролитами с обломками серпентинитов, базальтов и яшм; глубоководными кремнисто-глинистыми сланцами и базальтами с граптолитами нижнего-среднего ордовика; турбидитами верхнего ордовика. В этой Верхоянской ветви океана Япетус происходили излияния спрединговых деплетированных и слабообогащенных базальтоидов, а также щелочных базальтов внутриокеанических поднятий. В наиболее глубоководных котловинах шло накопление кремнисто-глинистых отложений, тогда как турбидиты маркировали, по-видимому, периокеанические зоны.

Каледонский океан замкнулся в две фазы - предсреднедевонскую скандскую и позднедевонскую элсмирскую [Хаин и Филатова, 2007; Lawver et al., 2002]. Первой фазе соответствует Иннуитская орогенная система. Большая часть каледонид Арктики сформировалась в элсмирскую фазу орогенеза. В ходе замыкания кора Япетуса субдуцировала под окраину Лаврентии, что завершилось шарьированием на приближающийся к зоне коллизии континент Балтика системы аллохтонов, включающих эклогитизированную океаническую кору [Ritzmann & Faleide, 2007]. Синколлизионные девонские гранитоиды известны в хребте Брукс и на Чукотке [Парфенов и др., 2003; Lawver et al., 2002 и др.], а метаморфические породы обнаружены как в Арктике, так и в структурах, возникших при замыкании Верхоянской ветви Япетуса. Оформившийся в итоге эпикаледонский континент Лавруссия объединил Лаврентию, Гиперборею, Сибирь и Балтику, причем существовал еще Уральский бассейн - ответвление Палеоазиатского океана. В карбоне все эти кратоны (включая орогенические пояса) переместились в современные широты, в связи с чем их красноцветные (с эвапоритами) шельфовые комплексы сменились сероцветными, существенно терригенными. Эпигерцинский суперконтинент Пангея II испытал несколько этапов интенсивного рифтогенеза.

На позднедевонском-раннекаменноугольном этапе стадия спрединга реализовалась в нескольких бассейнах - Солонкерском, Монголо-Охотском и Алазейско-Южноанюйском-Ангаючам [Зоненшайн и др., 1987; Парфенов и др., 2003; Sokolov et al., 2002]. Среднепалеозойский - позднеюрский Алазейско-Южноанюйский-Ангаючамский океан, распространившийся в северную Лавразию (древние координаты) как ответвление Пацифика, заканчивался бассейном Оймякон [Парфенов и др., 2003]. Спрединг в этом океане, продолжавшийся до поздней юры включительно, сопровождался развитием разновозрастных островных дуг. На континентальном обрамлении океана продолжался континентальный рифтогенез с пермо-триасовым базит-гипербазитовым комплексом траппов, широко распространенном в Арктике, Евразии и Китае. В триасе субмеридиональное направление осей спрединга океанических бассейнов, нарушавших окраины Лавразии, сменилось субширотным, равно как и ориентировка самого этого континента [Lawver et al., 2002]. Распад эпигерцинской Пангеи в пределах Арктического региона усилился в позднем триасе - юре при возникновении многочисленных грабенов с мощным алевролито-глинисто-сланцевым и турбидитовым наполнением. Обширные поля толеитовых и WPB-OIB базальтов Арктики датированы (К-Ar, 39Ar/40Ar) так: 159-103 млн. лет (архипелаги и шельфы Баренцева и Карского морей), 124-106 (острова Восточно-Сибирского моря, включая магматический купол Де-Лонга) и 131-100 (Свердрупский бассейн) [Хаин и Филатова, 2007; Шипилов, 2004; Kuznetsov et al., 2006 и др.]. Этот внутриплитный магматизм является индикатором кимеридж-альбского континентального растяжения Пангеи и образования Амеразийского бассейна. Компенсацией раскрытия последнего явилось замыкание в среднем мелу океана Алазейский-Южноанюйский-Ангаючам.

Позднеюрский - меловой Амеразийский океанический бассейн Арктики субмеридиональной системой хребтов Менделеева и Альфа разделен на две котловины - Канадскую и Подводников-Макарова. Первая из них представляет собой наиболее ранний малый океанический бассейн современного Ледовитого океана. Канадский бассейн формировался в два этапа [Lawver et al., 2002 и др.]: рифтогенный ранне-среднеюрский и океанского спрединга позднеюрский-неокомовый (155-125 млн. лет). Генезис бассейна Подводников-Макарова обычно рассматривают в отрыве от Канадской котловины, связывая его с позднемеловой-палеоценовой меридиональной зоной спрединга. Ротационный механизм раскрытия [Богданова и др., 2009; Шипилов, 2004; Lawver et al., 2002 и др.] объясняет конфигурацию Амеразийского бассейна, а кроме того, позволяет понять причины киммерийского орогенеза по его континентальному обрамлению. Формирование Амеразийского бассейна, как и синхронное развитие Центральной Атлантики, явилось индикатором дальнейшего распада Пангеи II, продолжившегося в Арктике при раскрытии кайнозойского Евразийского океана.

 

Выводы

1. Современный Ледовитый океан сложился, начиная с поздней юры, в процессе распада вегенеровской Пангеи и не обнаруживает преемственности от предыдущих бассейнов подобного типа.

2. До образования позднепалеозойской Пангеи и перемещения в северные широты территория современной Арктики входила в мировой океан Панталасса, а сборка структурных элементов, позднее составивших арктический ансамбль, происходила в более южных широтах.

3. Будущий арктический ансамбль структур сложился из обломков суперконтинента Колумбия, которые в качестве континентов Лаврентия, Балтика, Сибирский, Гиперборея были объединены в процессе гренвильского, байкальского, каледонского, герцинского и раннекиммерийского тектогенезов.

4. На каждом из этих этапов существовали самостоятельные океанические бассейны, позиция и конфигурация которых отражали специфику геодинамики соответствующих этапов Земли.

Работа поддержана Программой ОНЗ РАН № 14, РФФИ (проект № 08-05-00748), НШ-641.2008.5.

 

Литература

1. Объяснительная записка к Тектонической карте морей Карского и Лаптевых и севера Сибири (масштаб 1: 2 500 000) / Ред. Н.А. Богданов, В.Е. Хаин. М: ИЛ РАН, 1998. 127 с. и карты 2 листа.

2. Богданова С.В., Писаревский С.А., Ли Ч.Х. Образование и распад Родинии (по результатам МПГК 440) // Стратиграфия. Геол. коррелляция (в печати).

3. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоническая история Арктики / Актуальные проблемы геотектоники. М.: Наука, 1987. С. 31-57.

4. Кораго Е.А., Тимофеева Т.Н. Магматизм Новой Земли. СПб.: ВНИИОкеанология, 2005. 235с.

5. Парфёнов Л.М., Берзин Н.А., Ханчук А.И. и др. Модель формирования орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии // Тихоокеанская геология. 2003. Т. 22, №6. С. 7-41.

6 Хаин В.Е., Филатова Н.И. Основные этапы тектонического развития Восточной Арктики // Доклады РАН. 2007. Т. 415. С. 518-525.

7. Шипилов Э.В. К тектоногеодинамической эволюции континентальных окраин Арктики в эпохи молодого океанообразования // Геотектоника. 2004. № 5. С. 26-52.

8. Kos'ko M.K., Cecile M.P., Harrison J.C. et al. Geology of Wrangel Island, between Chukchi and East Siberian seas Russia // Geol. Surv. Canada Bull. 1993. V. 461. 101 p.

9. Kuznetsov N.V., Soboleva A.A., Udoratina O.V. et al. Pre-Ordovician tectonic evolution and volcano-plutonic associations of the Timanides and northern Pre-Uralides, northeast part of the East European Craton // Gondwana Res. 2006. V. 6. P. 1-19.

10. Lawver L.A., Grantz A., Gahagan L.M. Plate kinematic evolution of the present Arctic region since the Ordovician // Tectonic evolution of the Bering Shelf-Chukchi Sea-Arctic Margin and adjacent landmasses / E.L. Miller, A. Grantz, S.Z. Klemperer (Eds.). Boulder , USA : Geol. Soc. Amer. 2002. P. 333-358.

11. Ritzmann O., Faleide J.I. Caledonian basement of the Western Basement Sea // Tectonics. 2007. V. 26. P. TC5014.

12. Sokolov S.D., Bondarenko G.Ye., Morozov O.L. et al. South Anjui suture, northeast Arctic Russia // Tectonic evolution of the Bering Shelf-Chukchi Sea-Arctic Margin and adjacent landmasses / E.L. Miller, A. Grantz, S.Z. Klemperer (Eds.). Boulder , USA : Geol. Soc. Amer. 2002. P. 209-223.

    

 

Ссылка на статью:

Хаин В.Е., Филатова Н.И. О предыстории современного Северного Ледовитого океана. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 260-266.

 



вернуться на главную


eXTReMe Tracker

 
Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz