Расширенный поискКонтинентальная кора на юго-западе Тихого океана и в Центральной Арктике
Главный научный сотрудник Лаборатории теоретической геофизики (101) ИФЗ РАН, доктор физико-математических наук, академик РАН Артюшков Евгений Викторович, совместно с соавторами: доктор геолого-минералогических наук Чехович Петром Андреевичем
(МГУ имени М.В. Ломоносова) и кандидатом геолого-минералогических наук
Смирновым Олегом Евгеньевичем (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) в своем исследовании подтвердили континентальную природу коры в Центральной Арктике.
В Тихом океане к востоку от Австралии, в Зеландии площадью 5 млн км2, земная кора мощностью 10 – 23 км погружена до глубины 1 – 4 км. Это резко отличает её от обычной океанической коры мощностью 7 км, залегающей на глубинах 5 – 6 км. По данным глубоководного бурения и драгирования кора Зеландии относится к континентальному типу. В эоцене она располагалась вблизи уровня моря, а затем быстро погрузилась до больших глубин. Такие же мощности коры, глубина воды и история погружения характерны для хребта Ломоносова, котловины Подводников и поднятия Менделеева в Центральной Арктике. Как в Зеландии, так и Центральной Арктике, глубоководные впадины сформировались без значительного растяжения коры. Большое сходство этих областей служит надёжным доказательством существования коры континентального типа на всей площади Центральной Арктики. Её крупные погружения без растяжения можно объяснить уплотнением пород коры в результате проградного метаморфизма.
Основные структуры юго-западной Пацифики:
- Звездочками показано расположение скважин глубоководного бурения проектов DSDP и ODSP;
- Цветными линиями – сейсмические профили на подводном поднятии Лорд Хау.
Данные о природе коры. На юго-западе Тихого океана к востоку и к юго-востоку от Австралии расположена область площадью около 5 млн км2 с отметками глубин от 1 км до 3–4 км (рис. Основные структуры юго-западной Пацифики). Обычно ее называют Зеландией. Всеми исследователями она рассматривается как крупный погруженный блок Восточной Гондваны. В ее пределах расположены оба острова Новой Зеландии и ряд архипелагов. В северной части Зеландии на акватории площадью 3 млн км2 мощность коры изменяется от 10 до 30 км, в среднем составляя 18 км. Драгами в этой области были подняты многочисленные образцы палеозойских и мезозойских пород континентального облика – гранитов, сланцев и граувакк. Наиболее древними являются кембрийские известняки и граниты. Вдали от Антарктиды их связь с ледовым разносом исключена.
Главной структурой северной части Зеландии является крупное подводное поднятие Лорд Хау (Lord Howe Rise) протяженностью 1600 км
(см.рис. Основные структуры юго-западной Пацифики). Оно отделилось от Австралии в результате спрединга в Тасмановом море, завершившегося около 80 млн лет назад. Современные отметки глубин на поднятии составляют 1–3 км. В его пределах и в прилегающих областях пробурен ряд скважин, вскрывающих верхнюю, кайнозойскую, часть чехла. Согласно буровым данным, в раннем кайнозое на основной части площади земная кора располагалась на глубинах ~1 км. По данным скважины U1506, пройденной в северной части поднятия
(см. рис. Основные структуры юго-западной Пацифики), к раннему эоцену, 50 млн лет назад, кора испытала здесь воздымание до уровня моря, и на ней сформировалась карбонатная платформа. На сейсмических профилях на этом уровне в ряде мест наблюдается субаэральный размыв. К среднему эоцену
(45 млн лет назад) кора в районе бурения скважины погрузилась до ~600 м, а в настоящее время глубина воды составляет здесь 1770 м. Расположенная севернее скважина 208 проекта DSDP пробурена на глубине 1609 м. В этой области уже 43–45 млн лет назад отметки палеоглубин составляли 600–1000 м, но в палеоцене 56–65 млн лет назад для нее были характерны значительно меньшие глубины.
В южной части поднятия скважина U1510 была пробурена на глубине 1238 м. Относительно недалеко от нее расположены скважины 592 и 207
(см. рис. Основные структуры юго-западной Пацифики). Вблизи всех этих скважин в конце эоцена и в начале олигоцена существовали области, где кора располагалась вблизи уровня моря. Поднятие коры с глубины ~1 км связывают с деформациями сжатия, обнаруженными по данным сейсмического профилирования. Это так называемое событие TECTA, датируемое интервалом времени от 48–53 до 34–37 млн лет назад. В настоящее время в южной приосевой части поднятия Лорд Хау поверхность коры располагается на глубине около 1 км. Для северной части Зеландии построено большое число сейсмических профилей на отраженных волнах. На широтном профиле
(см. рис. Основные структуры юго-западной Пацифики, желтый пунктир) протяженностью 680 км были проведены также зондирования на преломленных волнах с использованием 100 донных сейсмографов (OBS-line в работе). На поднятии Лорд Хау мощность коры составляет на профиле 20–23 км, а на фундаменте залегает до 3 км осадков. Предполагается, что кора на поднятии утонена примерно вдвое, а ее погружение до глубины 1–3 км было в основном обусловлено рифтогенезом. Как и в Центральной Арктике, для погружения коры до такой глубины за счет растяжения потребовалось бы растянуть ее на 11–35%.
Как показывают приведенные данные, Центральная Арктика и Зеландия обнаруживают большое сходство. Мощность коры 15–20 км в них в несколько раз больше средней мощности океанической коры (7 км), а глубина воды 1–4 км значительно меньше, чем в областях с древней океанической корой (5–6 км). Обе области долгое время располагались вблизи уровня моря, а затем испытали быстрые погружения до большой глубины. Крупные погружения в обоих случаях не сопровождались значительным растяжением. Это подтверждает континентальную природу коры в Центральной Арктике и с большой вероятностью указывает на один и тот же механизм погружения.
Центральная Арктика расположена вдали от конвергентных границ между плитами. Это исключает погружение коры за счет упругого изгиба литосферного слоя по направлению к таким границам. Над рассматриваемой областью существуют лишь слабые аномалии силы тяжести в свободном воздухе, что не позволяет связать погружение коры с нисходящими течениями в мантии. В неогене значительного растяжения коры в Центральной Арктике не было. Поднятие Лорд Хау находится на значительном удалении от желоба Тонга-Кермадек (рис. Основные структуры юго-западной Пацифики). Океаническая плита погружается в желобе не в сторону океана, а под Зеландию. Поэтому изгиб плиты по направлению к конвергентной границе не мог обеспечить крупного погружения на поднятии Лорд Хау. Более того, отметки глубин на поднятии возрастают не только к востоку, в сторону желоба, но и в противоположном направлении.
В таких условиях, как и для Центральной Арктики, быстрое образование обширной глубоководной впадины на месте шельфа можно объяснить только уплотнением пород коры в литосферном слое. Единственным известным механизмом, который мог его обеспечить, является переход габбро в нижней части коры в более плотные гранатовые гранулиты и эклогиты, катализированный инфильтрацией в кору флюидов из мантии. Данный механизм в последнее время использовался рядом исследователей для объяснения образования глубоких осадочных бассейнов без значительного растяжения. Его реальность подтверждается сейсмическими и гравиметрическими данными, указывающими на существование крупных масс эклогита в Мексиканском заливе, в Северо-Баренцевской и Прикаспийской впадинах, а также в ряде других глубоко погруженных областей.
Проведенное рассмотрение показывает, что впадины Центральной Арктики и Зеландии по строению земной коры и истории ее погружения являются весьма сходными. Поэтому сделанные для них выводы могут быть использованы и по отношению к другим структурам данного типа, расположенным в Мировом океане.
Материалы, использованные в публикации:
