Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

Систему разломов СВ– и ВСВ-простирания, прослеживающихся по потенциальным полям от Таймыра и устья Хатангского залива в южную часть хребта Ломоносова, мы связываем с проявлением позднепалеозойской-раннемезозойской активизации. Разломы Таймырской складчатой системы образовались в процессе каменноугольно-триасового тектогенеза, сущность которого Ю.Е. Погребицкий определил как омоложение платформы – преобразование фундамента и чехла древней платформы в складчатое основание молодой платформы (Погребицкий, 1971).

Возможно, эти процессы проявлялись и в пределах хребта Ломоносова и обусловили невозможность расчленения по сейсмическим данным пород кристаллического фундамента и нижних горизонтов платформенного чехла, образующих единый скоростной комплекс. Как было показано выше, присутствие в составе коры хребта Ломоносова образований кристаллического фундамента и древнего платформенного чехла подтверждается результатами донного опробования на профиле «Арктика-2007».

Скоростной комплекс V с интервалом скоростей от 6.7 до 6.9 км/с у границы с мантией и плотностью 2.9 г/см3 по положению в разрезе и скоростным параметрам уверенно идентифицируется как нижний гранулит-базитовый слой континентальной коры.

На континентах этот слой сложен докембрийскими кристаллическими мафит-ультрамафитовыми породами. На профиле «Арктика-2007» мощность этого слоя подвержена значительным колебаниям, максимальных значений (13 км) она достигает под окраинно-шельфовым прогибом, минимальных (3.5–5 км) – на отрезке 260–430 км, где над ним отмечается резкое сокращение мощности верхней консолидированной коры. Далее мощность коры увеличивается до 8–9 км и сохраняется постоянной до конца профиля. Эта часть профиля характеризуется субгоризонтальными границами скоростных комплексов консолидированной коры и ее выдержанной (20–21 км) мощностью.

Подошва земной коры на профиле «Арктика-2007» прослеживается по сейсмическому горизонту с граничной скоростью 7.9–8.1 км/с (скоростной комплекс верхней мантии).

Раздув мощности нижней коры с одновременным резким сокращением мощности верхней коры и увеличением до 7–8 км мощности нижнего осадочного слоя скорее всего связан с процессами континентального рифтогенеза, причем по-видимому доокеанического, пермо-триасового. С этими же процессами, вероятно связана и несколько уменьшенная (до 25.5–26.5 км) по сравнению со стандартной континентальной общая мощность коры в шельфовой части профиля. Так, в центральной части поднятия Де-Лонга по данным ГСЗ («Трансарктика-89-91») общая мощность коры составляет 38–40 км.

Общая мощность коры на профиле «Арктика-2007» изменяется от 25.5–26.5 км на шельфе и в верхней части материкового склона до 22–20.5 км в глубоководной части профиля. Наиболее значительный подъем поверхности мантии и сокращение общей мощности коры происходит у поднятия материкового склона, примерно в 270 км от начала профиля. Этим собственно и выражается преобразование континентальной коры в данном сечении области Центрально-Арктических поднятий – происходит лишь ее незначительное (не более 20 % в целом) утонение при сохранении типичной для континентальной коры вертикальной расслоенности и непрерывном прослеживании всех скоростных комплексов с шельфа в глубоководную часть океана.

На профиле «Арктика-2007» по сейсмическим данным и результатам интерпретации аномальных потенциальных полей выделено 2 зоны крупных тектонических нарушений, которые по всем параметрам должны быть отнесены к категории транскоровых. Одна из них располагается на отрезке 180–200 км от начала профиля и идентифицируется как Хатангско-Ломоносовская зона разломов, прослеживающаяся от устья Хатангского залива в южную часть хребта Ломоносова (рис. 11). Как уже отмечалось, эта зона является продолжением зоны магмоактивных разломов в основании мезозойского Енисей-Хатангского рифтогенного прогиба (Пискарев, 2004, Косько, 2006). На профиле «Арктика-2007» вблизи рассматриваемой зоны отмечается сгущение кромок магнитных тел, связанных, скорее всего, с магматическими образованиями.

Время заложения Хатангско-Ломоносовской зоны разломов в материковой ее части определяется как нижний палеозой (Старосельцев, 2007). Очевидно, эта зона была активна и в последующие эпохи тектогенеза – герцинско-киммерийскую и альпийскую. На неотектоническом этапе она наследуется флексурно-разломной зоной, ограничивающей погрузившиеся внутренние области Арктического океана.

Другая зона транскоровых тектонических нарушений зафиксирована на отрезке 400–430 км от начала профиля. Как уже отмечалось, время ее заложения определяется как нижний-средний палеозой. Как и выше охарактеризованная зона, она испытывала активизацию в последующие эпохи тектогенеза, а на неотектоническом этапе модифицировалась во флексурно-разломную зону, ограничивающую глубоководную область Центрально-Арктических поднятий.

Таким образом, анализ комплексных геолого-геофизических материалов экспедиции «Арктика-2007» позволяет сделать следующие выводы:

– хребет Ломоносова представляет собой погрузившийся до батиальных глубин в позднеальпийское время блок континентальной коры – блок древней платформы, переработанной в процессе каледонской тектоно-магматической активизации с образованием нерасчленяющегося по сейсмическим данным докембрийско-каледонского фундамента (верхней коры) и эпикаледонского платформенного чехла. До позднего мезозоя этот блок и сопредельные с ними участки Восточно-Арктического шельфа развивались в платформенном режиме. Все выделенные на профиле скоростные (структурно-вещественные) комплексы являются общими для шельфовой и батиальной областей СЛО и без перерывов прослеживаются с шельфа на хребет Ломоносова с сохранением скоростных и плотностных параметров;

– преобразование континентальной коры в пределах хребта Ломоносова выразилось в незначительном уменьшении ее мощности (с 26.5 до 22–20 км), скорее всего в результате растяжения под воздействием поднимающихся мантийных масс. При этом общая вертикальная расслоенность коры и скоростные характеристики слагающих ее комплексов, типичные для коры континентального типа, не претерпели сколь-нибудь существенных изменений.

4. Геодинамическая модель зоны сочленения основных поднятий Амеразийского суббассейна с континентальным шельфом Восточно-Арктических морей

На современном уровне изученности СЛО наши представления о геологической природе и эволюции структур Центрально-Арктической области и их соотношениях со структурами Евразийской континентальной окраины базируются на материалах сейсмических исследований ГСЗ-МПВ (профили «Трансарктика 1989–92», «Арктика-2000» и «Арктика-2005», «Арктика-2007», сопровождавшиеся донным опробованием), МОВ дрейфующих станций СП и высокоширотных экспедиций «Север», а также на интерпретации батиметрической карты СЛО масштаба 1:2 500 000 и карт аномального магнитного поля (грид 5×5 км) и поля силы тяжести (грид 10×10 км).

Совместный анализ вышеперечисленных геолого-геофизических материалов и многочисленных публикаций по рассматриваемой тематике позволяет реконструировать следующие этапы развития рассматриваемого региона: доокеанический (до средней или поздней юры включительно), раннеокеанический, начавшийся в поздней юре (Канадская котловина) или раннем мелу и продолжавшийся до позднего олигоцена, и собственно океанический (позднеальпийский), продолжающийся до настоящего времени. В соответствии с этим на геодинамической модели показаны структуры и структурно-вещественные комплексы, сформировавшиеся при различных геодинамических режимах (рис. 12).

Рис. 12. Геодинамическая модель зоны сочленения основных поднятий Амеразийского суббассейна с континентальным шельфом Восточно-Арктических морей.

Доокеанический этап развития региона характеризуется в целом платформенным режимом. На этом этапе развития область Центрально-Арктических поднятий, включающая хребет Ломоносова, котловины Подводников – Макарова, поднятие Альфа-Менделеева, Чукотский свод, хребет Нортвинд, и прилегающая часть Восточно-Арктического шельфа представляла платформенную структуру с докембрийским фундаментом и палеозойско-мезозойским осадочным чехлом.

Впервые древняя платформа, предполагаемая в центре Арктического бассейна, была выделена Н.С. Шатским и названа им Гиперборейской. Позднее эта древняя кратонная область выделялась большинством исследователей (Пущаровский, 1976; Зоненшайн и др., 1990; Хаин, 2001 и др.) под различными названиями. Результаты новейших геолого-геофизических исследований подтверждают предположение Н.С. Шатского о существовании в центральной части Арктического бассейна древней Гиперборейской платформы (Кабаньков и др., 2004).