Строение и история развития литосферы
Шрифт:
1. Введение
Тектонические карты и схемы антарктического материка, создававшиеся во второй половине прошлого века, базировались на материалах рекогносцировочных геологических исследований в наиболее обнаженных районах материка, а также на результатах изотопно-геохронологического изучения горных пород главным образом K-Ar и Rb-Sr методами; к ним в 1970-ых годах добавились U-Th-Pb и Pb-Pb изотопные методы, с помощью которых в Антарктиде были, в частности, получены древнейшие на планете датировки горных пород на уровне порядка 4 млрд. лет (Соботович и др., 1974).
При тектонической интерпретации этих данных отечественными исследователями было принято на вооружение представление о первичности земной коры континентального типа и существовании практически на всей территории Антарктиды раннедокембрийского кристаллического цоколя. Предполагалось, что на относительно небольших участках этот цоколь сохранился в первозданном виде, но в
Среди западных ученых в 1970-ых годах уже однозначно утвердилось мнение об аккреционном разрастании Восточно-Антарктического «щита» за счет эокембрийско-фанерозойских конвергентных процессов на его тихоокеанской окраине (Craddock, 1970; Elliot, 1975). Разночтения проявлялись только в вопросе о том, происходило наращивание континентальной коры в основном за счет смещения в сторону океана последовательно омолаживавшихся активных окраин или путем коллизионного присоединения крупных континентальных террейнов. Следует отметить, что полная ясность в этой области не достигнута до настоящего времени.
Рекогносцировочными геологическими наблюдениями раннего периода исследований было охвачено подавляющее большинство доступных надледных выходов горных пород Антарктиды, поэтому существенных новых данных на этом направлении ожидать не приходилось, и геологическое «точкование» практически прекратилось. Некоторые наиболее загадочные геологические и/или потенциально рудоносные объекты стали предметом повторных полевых исследований, которые, однако, не принесли неожиданных результатов и не дали убедительных ответов на нерешенные вопросы. Дальнейший прогресс в расшифровке геологической истории континента был обеспечен начавшимся в конце 1980-х годов изучением антарктических пород Sm-Nd методом с широким применением U-Pb датирования SHRIMP по цирконам и другим акцессорным минералам. Образцы для аналитических исследований отбирались как из хорошо документированных старых коллекций, так и в ходе дополнительных целенаправленных полевых наблюдений на наиболее представительных геологических объектах. Результаты именно этих исследований и сопутствующего детального изучения вещественного состава анализировавшихся пород дали основной материал для разработки обновленной тектонической модели Антарктики (рис. 1), вносящей коррективы как в ранние схемы, выдвигавшиеся отечественными учеными на базе традиционной геосинклинально-платформенной парадигмы, так и в более поздние построения, основанные на принципах тектоники плит. Важную роль играла также общая эволюция взглядов на становление и распад Гондваны; этот процесс, в свою очередь, в значительной мере опирался на поступавшие новые материалы по антарктической материковой суше и ее подводной окраине.
Рис. 1. Тектоническое строение Антарктики. 1 – докембрийский фундамент в щитах и массивах Восточной Антарктиды: (а) нерасчлененный под ледовым куполом, (б) области ранней стабилизации (б’– архейские ядра, б’’– архейско-палеопротерозойские массивы), (в) гренвильский подвижный пояс; белой штриховкой показаны зоны интенсивной пан-африканской переработки. 2–4 – складчатые пояса Трансантарктических гор и Западной Антарктиды: 2 – выступы кристаллической инфраструктуры; 3 – тихоокеанские аккреционно-коллизионные орогены: (а) эокембрийско-раннепалеозойский складчатый пояс Трансантарктических гор (росский ороген), (б) ранне-(?)среднепалеозойская складчатая система северной оконечности Трансантарктических гор и западной части Земли Мэри Бэрд (борхгревинкский ороген), (в) палеозойско-раннемезозойская складчатая система побережья моря Амундсена (амундсенский ороген), (г) мезозойско-кайнозойская складчатая область Антарктического полуострова (андский ороген, или Антарктанды); 4 – внутриплитные складчатые зоны: (а) неопротерозойско-раннепалеозойская, (б) познепалеозойско-раннемезозойская, (в) позднемезозойская. 5 – недислоцированные чехлы: (а) (нео?)протерозойско-палеозойские платформенные формации, предположительно широко развитые в депрессиях подледного ложа Восточной Антарктиды, (б) среднепалеозойско-раннемезозойский (биконский) чехол Трансантарктических гор, распространяющийся (по геофизическим данным) на подледную часть росского орогена и прилегающего фундамента. 6 – мезозойско-кайнозойские осадочные бассейны: (а) внутриматериковые и на континентальной окраине, (б) в прилегающих океанических котловинах, (в) выступы фундамента бассейна моря Росса. 7 – вулканические плато: (а) под осадочным чехлом пассивной окраины, (б) на океанической коре (б’—под осадочным чехлом), (в) позднекайнозойские щелочные и толеитовые
2. Древняя платформа Восточной Антарктиды
SHRIMP-датировки убедительно подтвердили архейский возраст глубоко метаморфизованных ядер ранней стабилизации, затронутых более поздней переработкой лишь в периферических зонах и единодушно классифицируемых как (прото)кратоны большинством антарктических исследователей. Модельные возрасты TDM протолитов континентальной коры, рассчитанные по результатам изучения изотопов Sm-Nd, в наиболее изученных кратонах (Земля Эндерби, южная часть гор Принс-Чарльз) находятся в диапазоне 4,0–2,7 млрд. лет (Михальский, 2008). При этом разрыв между временем возникновения первичного континентального субстрата и возрастом тектонической стабилизации коры, определяемым по преобладающим U-Pb датировкам цирконов, может измеряться многими сотнями миллионов лет (Грикуров, Михальский, 2002). Эти данные хорошо согласуются с глобальными закономерностями эволюции древних кратонов, повсеместно характеризующихся разновозрастностью (в пределах катархея и архея) и значительной длительностью становления (Лобач-Жученко, 2009).
На побережье моря Дюрвиля и в хр. Шеклтона в некоторых метаморфических комплексах познеархейские и палеопротерозойские SHRIMP-датировки встречаются совместно. Эти плохо обнаженные и слабо изученные (в частности, Sm-Nd методом) комплексы могут являться свидетельством существования относительно больших и сложно устроенных массивов «сквозного» раннедокембрийского развития. Их наиболее крупные представители предполагаются между 120° и 150°в.д. по положительным формам подледного рельефа и характерным магнитным аномалиям.
Породы с выраженным преобладанием палеопротерозойских U-Pb датировок встречаются редко и на очень небольших площадях, которые не могут быть показаны в масштабе рисунка. Они тесно соседствуют с архейскими кратонами и, судя по этому признаку, особенностям метаморфизма и модельным возрастам TDM, которые практически не отличаются от присущих кратонам, представляют собой в основном переработанные архейские породы.
Депрессии коренного ложа, развитые в районе хр. Шеклтона, около полюса и вдоль 120°в.д., рассматриваются как области вероятного распространения платформенных формаций, надледные выходы которых фрагментарно обнажены на крайнем западе Земли Королевы Мод, на юго-восточном побережье моря Уэдделла, в южной части хр. Шеклтона и на приполюсном отрезке Трансантарктических гор. В хр. Шеклтона карбонатно-терригенные отложения с остатками рифейских строматолитов залегают на коре выветривания раннемезопротерозойских гранитоидов, в других местах возраст разнообразных по составу осадочных слоев, эффузивов и стратиформных субвулканических интрузий определяется менее надежно по широкому разбросу ранних K-Ar и Rb-Sr изотопных датировок в диапазоне от 1500–1300 до 600 млн. лет. Верхи подледных платформенных разрезов скорее всего представлены позднепалеозойскими слоями «биконского» чехла Трансантарктических гор, о чем свидетельствует присутствие разрозненных выходов пермских (с остатками Glossopteris) угленосных толщ.
К полосе предполагаемого распространения раннедокембрийских массивов и перекрывающего их (нео?)протерозойского-палеозойского платформенного чехла примыкает обширнейшая подледная горная страна, которая по характеру рельефа и потенциальных полей может быть охарактеризована лишь в самом в общем плане как область преобладания в эрозионном срезе пород докембрийского кристаллического фундамента («Антарктический щит»). Данные для более детального освещения этой области пока практически отсутствуют, и лишь косвенные соображения (Leitchenkov et al., 2007a) указывают на возможность присутствия в подледном массиве гор Гамбурцева комплексов с возрастом консолидации порядка 1000 млн. лет, затронутых раннепалеозойским (~500 млн. лет) изотопным «омоложением».
Протяженный и относительно обнаженный протерозойский подвижный пояс облекает архейские ядра вдоль большей части побережья Восточной Антарктиды. В пределах этого пояса массовые SHRIMP-датировки, выполненные в последние годы, образуют на гистограмме два отчетливые пика – 1200–950 млн. лет и ~570–520 млн. лет при наличии немногочисленных возрастов в интервалах 2400–1700 и 1500–1300 млн. лет и еще более редких архейских значений. На большинстве участков проявлены оба пика, и лишь в немногих местах проявлен только какой-либо один из них.