Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

Средняя квадратичная погрешность сводной карты графиков АМП в районе съемки 2007 г. с учетом результатов предшествующих исследований составила ±4,6 нТл.

Интенсивность АМП на хребте Ломоносова в целом понижена. Генеральное простирание магнитных аномалий в целом подчиняется простиранию хребта, но упорядоченности поля не наблюдается. Амплитуда, ширина, а также градиенты аномалий существенно меняются как вкрест, так и вдоль поднятия. Структура магнитного поля в зоне сочленения хребта Ломоносова с прилегающим шельфом контролируется геодинамической обстановкой на его флангах. Со стороны котловины Амундсена наблюдаются высокоинтенсивные аномалии, типичные для участков пассивных окраин, где установлены проявления вулканизма. С противоположного фланга, граничащего с котловиной Подводников, а также с континентальным шельфом Восточно-Сибирского моря, наблюдается низкоамплитудное слабоградиентное поле без резких изменений структуры аномалий, что свойственно, в частности, внутриплатформенным осадочным бассейнам.

Средняя квадратичная погрешность аэрогравиметрической съемки после введения всех поправок и увязки маршрутов составила ±1.5 мГал.

Измеренное поле оказалось весьма изрезанным. Средний градиент поля составляет ≈0.7 мГал/км при максимальных значениях до 4 мГал/км. Сравнение полученного поля с гридом аномалий силы тяжести, созданным в рамках международного Арктического гравиметрического проекта АркГП (http://earth-infonima.mil/GrandG/wgs84/agp/index.html) показало его большую детальность и лучшую корреляцию с рельефом.

Результаты сопоставления показали высокую эффективность современных аэрогравиметрических исследований и позволили использовать обновленную модель поля силы тяжести в качестве наиболее достоверной информации при интерпретации.

Карта аномалий поля силы тяжести в редукции в свободном воздухе на всю площадь исследований, представленная на рис. 10, позволила выявить главные особенности гравитационного поля исследуемого региона, провести его районирование, а также уточнить конфигурацию отдельных аномалий и геоструктур. В частности, уточнена конфигурация краевой гравитационной аномалии, отделяющей глубоководную часть арктической акватории от шельфов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского. Уточнены границы хребта Ломоносова – на новой карте он выражен отчетливой линейной морфоструктурой. При подходе к шельфу моря Лаптевых хребет распадается на два отрога. От котловин Амундсена и Подводников он отделен системой отрицательных линейных аномалий, которые, в соответствии с сейсмическими данными, связаны с прогибами.

Рис. 10. Фрагмент сводной карты аномалий силы тяжести в редукции в свободном воздухе Северного Ледовитого океана в области его сочленения с шельфом Восточно-Арктических морей.

На картах аномалий Буге, рассчитанных посредством 3-D гравитационного моделирования, хребет Ломоносова характеризуется пониженной интенсивностью по сравнению с прилегающими абиссальными котловинами. Наиболее контрастно в аномалиях Буге отмечаются границы блоков разного тектонического происхождения.

По результатам аэрогеофизических съемок 2007 года с привлечением данных по прилегающим акваториям Евразийского и Амеразийского суббассейнов были составлены схемы районирования и выполнено гравитационное моделирование вдоль осевой зоны площади аэрогеофизических исследований с опорой на сейсмические наблюдения МОВ и ГСЗ.

Плотности выделенных на сейсмическом разрезе слоев земной коры были определены по их скоростным характеристикам согласно эмпирической зависимости скорость-плотность (Красовский 1981; Nafe, Drake, 1967).

Моделирование проводилось по аномалиям поля силы тяжести, составленным из двух наборов данных – наледные гравиметрические измерения и результаты аэрогравиметрических исследований.

Положение глубинных сейсмических границ М и К1, определенных наиболее надежно методом ГСЗ, в плотностной модели осталось неизменным. В соответствии с коротковолновыми особенностями поля силы тяжести были выделены некоторые воздымания и опускания в рельефе акустического фундамента, не противоречащие сейсмическим данным.

В слое верхней части консолидированной коры хребта Ломоносова по гравиметрическим данным выделены два блока, имеющие различные плотностные свойства в пределах геометрии сейсмических границ. Границы блоков соответствуют пикетам 310–350 км и 420–470 км. Соответствие модельной и наблюденной аномалий было достигнуто за счет незначительного уменьшения плотности земной коры в выделенных блоках до 2.74 г/ см3 (рис. 11).

Рис. 11. Геолого-геофизическая модель земной коры по профилю ГСЗ «Арктика-2007»

Помимо этого в области, соответствующей зоне перехода континент – океан, а также хребту Ломоносова, плотность мантии понижена до 3.26 г/см3, по сравнению с континентальным шельфом (ПК 0–230 км). В сейсмической модели эта область характеризуется пониженными скоростными характеристиками мантии (до 7.8 км/с).

При составлении геофизической модели по профилю «Арктика-2007» дополнительно привлекались аэромагнитные данные, по которым вычислялось положение верхних кромок магнитоактивных источников (рис. 11).

Практически все верхние кромки магнитоактивных источников расположены в толще консолидированных осадков или вблизи ее кровли.

В целом, подобранная сейсмоплотностная модель не противоречит сейсмическим данным, подтверждая геометрию сейсмических границ, определенных по результатам интерпретации данных ГСЗ и МОВ.

3. Глубинная геолого-геофизическая модель земной коры хребта Ломоносова и зоны его сочленения с шельфом морей Лаптевых и Восточно-Сибирского

Зона сочленения хребта Ломоносова с Лаптевоморско – Восточно-Сибирским шельфом в рамках исследуемой площади включает в себя: шельф, южную часть хребта Ломоносова и примыкающие к нему части днищ котловины Амундсена и впадины Подводников.

Шельф отделен от глубоководного бассейна бровкой, ниже которой развит континентальный склон, представленный сочетанием поверхностей разной крутизны, которые сильно расчленены сетью подводных каньонов. Континентальный склон к западу и к востоку от хребта Ломоносова имеет существенные отличия. На западном борту хребта континентальный склон имеет максимальную на рассматриваемой площади крутизну (высота свыше 3 500 м), распространяется до абиссальных глубин и имеет плавный переход к абиссали котловины Амундсена. Континентальный склон восточного борта характеризуется меньшей крутизной (высота около 2500 м) и более резким характером границы между склоном и днищем впадины Подводников.

Изучение вещественного состава донных отложений южной части хребта Ломоносова базируется на данных лабораторного изучения грунтовых колонок, полученных в рейсе АЛ «Россия» в 2007 г.

Осадки, слагающие дно в пределах описываемого района, принадлежат единой толще рыхлых отложений, мощностью не менее 60–70 м, характеризующейся по данным сейсмоакустических исследований, однородной волновой картиной. Весь сейсмоакустический разрез представлен параллельно-слоистой акустической толщей без видимых несогласий и нарушений, что позволяет достаточно уверенно предположить непрерывный характер осадконакопления.

Верхняя часть толщи, вскрытая грунтовыми трубками, представлена преимущественно алевро-пелитами, в минералогическом отношении сложенными обломками кварца, полевых шпатов, слюд, сильно измененных неопределимых минералов. Тяжелая фракция на 40–50 % представлена роговой обманкой и минералами группы эпидота-цоизита; разнообразные акцессории составляют доли или единицы процента.

В составе донно-каменного материала можно выделить две группы образований. Своеобразный «региональный» фон составляют продукты ледового разноса – гравийно-галечный материал средней и хорошей окатанности, часто со следами нахождения в прибойной зоне, представленный темноцветными однородными алевролитами, аргиллитами и песчаниками.

Одновременно в разрезах грунтовых трубок и дночерпателей почти постоянно присутствуют остроугольные обломки пород и минералов, имеющие, по (Кабаньков и др., 2004; 2008), эдафогенное происхождение. Количество обломков достигает 100–150 и более на пробоотборник; их преобладающий размер – щебнисто-дресвяный и псефито-псаммитовый.

Петрографическое изучение поднятых обломков позволило сгруппировать их в пять самостоятельных комплексов пород:

– гнейсы, кристаллические сланцы, гранитоиды, кварциты, филлиты, аналогичные комплексам докембрийского кристаллического фундамента;

– кварцевые песчаники и алевролиты, отвечающие осадочным породам зрелой платформы. По данным U-Pb локального анализа детритных цирконов, выделенных из кварцевого алевролита, поднятого на станции АЛР-18С, возраст исходных пород не моложе 1000 млн. лет. Судя по резко преобладающим среди цирконов зерен с возрастом в интервале 1.7–1.9 млрд. лет, можно предположить, что породы рассматриваемого комплекса образовались в основном за счет размыва карельского кристаллического фундамента. По литолого-петрографическим характеристикам породы аналогичны кварцевым песчаникам, драгированным в южной части поднятия Менделеева и относимым к рифею (Кабаньков, Андреева, 2008);