Строение и история развития литосферы

Коллектив авторов

Породы III-го скоростного комплекса с V = 4.0–4.5 км/с и средней плотностью 2.53 г/см³ представляют собой промежуточный осадочный терригенный чехол, залегающий на консолидированной коре. Мощность его подвержена значительным колебаниям, наибольших значений (6–8 км) она достигает в окраинно-шельфовом прогибе. На отрезке профиля 300–500 км мощность комплекса уменьшается до 1.5–2.5–3.0 км, а затем вновь возрастает до 3.5–4.0 км. К рассматриваемому комплексу приурочена большая часть выделенных на профиле кромок магнитных тел. Возрастной диапазон его формирования определяется как палеозой – нижний мел. Такая интерпретация основывается на материалах сейсмических

исследований на Восточно-Арктическом шельфе, прежде всего на шельфе моря Лаптевых (Franke et al., 2001; Виноградов и др. 2004; Ким и др. 2007) и на данных глубоководного бурения ACEX-2004.

Предположение о возможном присутствии в рассматриваемом комплексе пермо-триасовых магматических образований основывается на прослеживании в южную часть хребта Ломоносова зоны глубинных разломов СВ-простирания, являющихся продолжением магмоактивных пермо-триасовых разломов в фундаменте мезозойского рифтогенного Енисей-Хатангского прогиба (Пискарев, 2004; Косько, 2006).

Нижележащий комплекс IV со скоростями 5.9–6.0 – 6.3–6.4 км/с характеризуется значительными вариациями мощности – от 2.5–3 км в осевой части окраинно-шельфового прогиба до 10–11 км в центральной части профиля (интервал 250–530 км) и 6–7.5 км в его северной части. Внутреннее строение комплекса также неоднородно: наряду с преобладающей для него плотностью 2.75 г/см³ в нем выделяются менее плотные (2.74 г/см³) блоки. Они приурочены к зоне максимальных мощностей рассматриваемого комплекса. Здесь же отмечается неровный, с мелкими изгибами рельеф верхней поверхности комплекса и зона уменьшенных мощностей перекрывающего его нижнего осадочного комплекса.

Диапазон скоростей в рассматриваемом комплексе типичен для верхней коры, выделяемой обычно под названием гранитно-метаморфического слоя, служащего кристаллическим фундаментом осадочного чехла древних платформ.

Однако на профиле «Арктика-2007» образования гранитно-метаморфического фундамента и древнего осадочного чехла не разделяются. Здесь выделяется единый скоростной (плотностной) комплекс консолидированной коры, залегающий между верхнепалеозойско-нижнемеловым осадочным чехлом (комплекс III) и нижней корой (комплекс V) – промежуточный комплекс или комплекс акустического фундамента (комплекс IV).

Следует отметить, что зоны повышенных мощностей рассматриваемого комплекса располагаются на продолжении зон крупных разломов древнего заложения северо-западного и северо-восточного простирания. Разломы северо-западного простирания контролируют расположение крупных окраинно-шельфовых рифтогенных прогибов (Северо-Чукотского, Вилькицкого и др.), выполненных мощными осадочными толщами большого возрастного диапазона. Судя по предполагаемому возрасту нижних сейсмокомплексов в этих прогибах (венд – средний палеозой и верхний палеозой (Виноградов и др., 2005), начальные стадии формирования этих структур и, соответственно, контролирующих их разломов связаны с проявлениями герцинского (раннеэлсмирского), каледонского и, возможно, более древнего рифтогенеза.

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.