Дана краткая характеристика основных элементов рельефа, по батиметрическим данным построена карта трендовой поверхности глубин дна, приведены морфометрические показатели материковой окраины и абиссальных равнин Нансена и Амундсена. Подробно охарактеризован срединно-океанический хр. Гаккеля и показаны черты сходства и различия с другими срединными хребтами.

Характер рельефа дна Евразийского бассейна рассматривался во многих работах советских и американских исследователей. Следует отметить серию известных статей Я.Я. Гаккеля, в которых было предсказано существование хребта, позднее получившего его имя.

В настоящей статье на основе новых данных, полученных в последние годы путем комплексного геофизического изучения рельефа и прямого промера дна дана краткая характеристика основных элементов морфологии дна океанической части Евразийского бассейна, при этом особое внимание обращено на срединно-океанический хр. Гаккеля.

В изучении Срединно-Арктического хребта ведущая роль принадлежит советским гидрографам и геофизикам, осуществившим в Евразийском бассейне систематические работы по изучению рельефа дна [Рассохо и др., 1967]. Из зарубежных работ необходимо указать на статьи Б. Хизена, М. Юинга, Р. Дитца, Г. Шамвея и Г. Джонсона [Хейзен и Юинг, 1964; Dietz & Shumway, 1961; Johnson & Heezen, 1967].

Главные закономерности рельефа Евразийского бассейна хорошо выявляются с помощью метода тренд-анализа батиметрических данных. Отклонение трендовой поверхности от реальной поверхности дна Евразийского бассейна (рис. 1, б) показывает, что хр. Гаккеля, разделяя бассейн на две котловины Нансена и Амундсена, действительно является срединным хребтом, и его приближение к медиане выражено гораздо лучше, чем, например, у Срединно-Атлантического хребта. Кроме того, в пределах абиссальных равнин Нансена и Амундсена на схеме отклонений (рис. 1, б) выделяются две котловины, существование которых ранее не было известно.

Рассмотрим главные элементы рельефа дна Евразийского бассейна: материковую окраину, абиссальные равнины и срединно-океанический хребет.

Материковая окраина. Как известно, материковая окраина включает шельф (в статье не рассматривается рельеф шельфовых областей, примыкающих к Евразийскому бассейну), материковый склон и материковое подножие.

Верхняя и нижняя границы материкового склона Евразийского бассейна не могут быть привязаны к определенным глубинам, ибо в разных местах они проходят по различным изобатам (рис. 2 и таблица).

Верхняя граница материкового склона котловины Нансена колеблется от 100 до 500 м и определялась по первому резкому перегибу (рис. 2). Та же граница для склона хр. Ломоносова проходит на существенно более низких отметках (1000-1500 м) и отличается, таким образом, на 500-1000 м от верхней границы материкового склона Евроазиатской окраины материка.

Определение нижней границы встречает существенные трудности, за исключением материкового склона хр. Ломоносова, где она устанавливается по хорошо выраженному изменению крутизны (рис. 2, 3).

Здесь, как правило, материковое подножие вообще отсутствует, и материковый склон сразу переходит в абиссальную равнину (рис. 2, 3 а). Но вместе с тем наблюдаются профили (рис. 2, проф. 20; рис. 3 б), где четко устанавливается граница между склоном и подножием на глубинах порядка 2800-3000 м, которая затем переходит в абиссальную равнину на глубинах 4200 м и более, представляя собой область аккумуляции терригенного материала с хр. Ломоносова.

Иная ситуация на материковом склоне котловины Нансена и южной части котловины Амундсена, где какая-либо отчетливая граница между материковым склоном и материковым подножием отсутствует и склон сливается с материковым подножием. Поэтому на профилях (см. рис. 2 и таблицу) глубина основания материкового склона есть, по сути дела, граница между материковым подножием и абиссальной равниной.

Это находит отражение в различной ширине материкового склона по обе стороны от срединного хребта (рис. 4). Ширина материковой окраины западной части котловины Нансена увеличивается за счет материкового подножия, в основании которого расположен прогиб, компенсированный мощным осадочным чехлом, и поэтому переходная зона здесь в 2-3 раза шире, чем у хр. Ломоносова. В этой связи необходимо указать на значительный по объему вынос терригенного материала в котловину Нансена по желобам Св. Анны, Воронина и подводным долинам, что и привело к образованию значительной мощности отложений в основании материкового склона. В то же время материковый склон хр. Ломоносова прямо переходит в абиссальную равнину, ибо здесь вынос терригенного материала с хребта незначителен.

Различие материковых склонов по обе стороны Евразийского бассейна хорошо заметно по среднему углу наклона и характеру профиля склона, который в первом случае более пологий и обычно вогнутый, а во втором - крутой и прямолинейный (см. рис. 2 и таблицу).

Нельзя не отметить, что независимо от характера профиля материкового склона (выпуклого, вогнутого или прямолинейного) наличие ступеней довольно обычное явление. Они особенно четко вырисовываются при эхолотировании [Семенов и Шкатов, 1971]; их тектоническая природа (ступенчатый сброс) принимается большинством исследователей, отмечавших аналогичные явления в других океанических бассейнах.

Соглашаясь с таким объяснением в принципе, мы должны отметить, что возраст этих разломов, или, точнее, время их заложения, не связан с новейшими вертикальными движениями земной коры. Обычно профили материкового склона строятся со значительным преувеличением вертикального масштаба, и это создает иллюзию весьма резко выраженных перемещений. Однако, как видно из таблицы, углы наклона не выходят за пределы 6°, а, как правило, составляют 1-1,5°, что характерно для материковых склонов других океанов [Ильин, 1971].

С другой стороны, там, где строение материкового склона известно по данным бурения (Атлантическая окраина США), выявляется, что третичные отложения переходят с шельфа на материковый склон без признаков каких-либо нарушений. Лишь в их основании, на границе с верхнемеловыми отложениями, появляются следы разрывов.

Сравнение морфологии материковой окраины Евразийского бассейна (исключая хр. Ломоносова) с окраинами других океанов показывает, что наиболее близкую ситуацию мы наблюдаем в Атлантическом океане [Хейзен и др., 1962].

Абиссальные равнины. Имеющийся фактический материал по абиссальным равнинам Евразийского бассейна весьма скудный и позволяет только рассмотреть их главные особенности. Известно, что в силу достаточно мощной выравненности рельефа глубоководного дна океана только детальные исследования дают возможность выявить те или иные особенности их морфологии. В Евразийском бассейне по обе стороны срединного хр. Гаккеля располагаются абиссальные равнины Нансена и Амундсена (рис. 4), для которых характерна исключительная выравненность рельефа.

Котловины Амундсена и Нансена представляют наклоненные поверхности с углами наклона до 1º, значительная часть которых характеризуется одинаковыми глубинами. Исключение составляют участки, прилегающие к хр. Гаккеля. Здесь вдоль всей границы хребта просматриваются узкие (до 5 км в ширину) долины, параллельные осевой рифтовой долине. Глубина долин более 4,5 км. Наряду с долинами встречаются и поднятия вулканического характера с глубинами от 200 до 3600 м. Вулканы имеют округлые очертания и крутые склоны. В плане основания вулканы имеют форму эллипса и по длине большой оси достигают 20-25 км. Такой характер рельефа объясняется неглубоким залеганием фундамента, основные черты которого проявляются ввиду незначительной мощности осадков.

В других отношениях абиссальные равнины Нансена и Амундсена существенно различаются. Это выражается, во-первых, в разной глубине, которая в котловине Амундсена в среднем на 500-600 м больше, во-вторых, хорошо выраженном наклоне дна абиссальной равнины Нансена в сторону хр. Гаккеля и, в-третьих, более резкой границе абиссальной равнины Амундсена с хр. Гаккеля.

Все отмеченные различия связаны, как и в случае материкового склона, с выносом в котловину Нансена значительного объема осадков с прилегающего шельфа.

Сравнивая абиссальные равнины Евразийского бассейна с глубоководными впадинами других океанов, следует отметить их незначительную ширину, медианное положение хр. Гаккеля по отношению к ним и отсутствие доказанных абиссальных холмов, столь типичных, например, для Тихого океана. Последнее, вероятно, следствие недостаточной изученности дна котловины. Изменение мощностей осадков, установленное сейсмическим методом, а также отдельные сейсмические профили (устное сообщение Ю.Г. Киселева) показывают, что такие холмы существуют.

Срединно-океанический хр. Гаккеля является самым северным фрагментом мировой системы срединных хребтов и прямым продолжением (через хребты Книповича и Мона) Северо-Атлантического срединного хребта [Хейзен и Юинг, 1964; Грачев и др., 1970]. Он делит на две равные части Евразийский бассейн, и его совпадение с медианой значительно лучше, чем для других известных хребтов, что особенно наглядно выступает на схеме отклонений трендовой поверхности от реального рельефа дна (см. рис. 1).

Хр. Гаккеля протягивается на расстояние свыше 1700 км и морфологически выражен до 79°с.ш., юго-западнее в рельефе дна он выражен слабо, но его структура хорошо прослеживается по изменению глубины акустического фундамента [Грачев и Карасик, 1974]. Ширина хребта меняется от 80 до 160 км; наиболее узкая и в то же время наиболее пониженная часть хребта - располагается у материкового подножия моря Лаптевых. Граниты хр. Гаккеля с прилегающими абиссальными равнинами четко выражены (рис. 4, 5). Выражение «хребет появляется, как бы прорывая толщу осадков» [Рассохо и др., 1967] как нельзя лучше подходит для характеристики его внешнего облика. Это особенно хорошо видно на эхограммах (рис. 6) [Dietz & Shumway, 1961].

Хребет в целом имеет небольшую высоту над прилегающими равнинами, которая не превышает 1,5 км (не считая высоты отдельных вулканов), а в среднем значительно меньше. Отдельные вулканы возвышаются над фундаментом хребта на 1,2-1,4 км. Отсутствие островов на хр. Гаккеля является его замечательной особенностью, резко отличающей его от большинства других срединных хребтов.

Морфологическое выражение хребта вдоль его оси не остается постоянным. Отдельные участки дна, где он вообще не выражен или выражен очень слабо, сменяются областями контрастного рельефа, и в этом отношении он похож на Южно-Атлантический хребет. Как видно из рис. 5, 6, 7, хребет в рельефе дна выражен то достаточно массивным и просто построенным рельефом, то в виде отдельных подводных гор.

На хр. Гаккеля невозможно выделить морфологические провинции, установленные Б. Хейзеном и др. [1962] для Срединно-Атлантического хребта, что также придает своеобразие его рельефу.

Важнейшим элементом рельефа хр. Гаккеля является осевая рифтовая долина, граница которой четко отмечается изобатой 4000 м (рис. 5, 7). Рифтовая долина прослеживается на всем протяжении хребта. Ее ширина не остается постоянной и меняется от 10 до 20 км в южной части хребта, до 35-40 км в северной его части (рис. 8). Глубина рифтовой долины по простиранию хребта также меняется. Наиболее глубоководна южная часть рифтовой долины с глубинами более 5 км (рис. 9). Дно рифтовой долины плоское (рис. 5, 8), а склоны ступенчатые, что очень напоминает рельеф хребтов Горда и Аравийско-Индийского.

Склоны рифтовой долины имеют различную крутизну и на некоторых участках весьма пологие (рис. 5, 7, 8). Наибольшая крутизна склонов рифтовой долины характерна для наиболее глубоководных ее участков и может достигать 25-45°.

Долина окаймлена рифтовыми горами, глубины над которыми не превышают 2000-2500 м, а крутизна склонов составляет 8-9°. Вершины гор имеют сложное очертание и разделены между собой узкими депрессиями с глубинами 3500 м и более (см. рис. 6). Вдоль границы рифтовой долины проходит цепь локальных поднятий, иногда значительных по площади, с глубинами 2200-3200 м (см. рис. 6, 7, 8).

Как видно из профилей (см. рис. 8), рядом с рифтовой впадиной существуют отдельные, иногда существенные понижения дна, которые, однако, не образуют линейно-вытянутых форм рельефа и объясняются существованием подводных вулканов. Выделение подводных вулканов по батиметрическим картам не представляет особой трудности, учитывая характер рельефа склонов, и, судя по большому числу подводных вулканов, процесс вулканизма на хр. Гаккеля протекает весьма активно.

В нескольких местах установлено, что рифтовая впадина прерывается, и эти участки хребта характеризуются сложным рельефом, выражающимся в появлении поперечно ориентированных форм [Грачев и Карасик, 1974]. Такой характер рельефа явился основанием для выделения зон поперечных нарушений, которые хорошо вписывались в смещение осевой магнитной аномалии. Важно отметить, что глубина дна в зонах поперечных нарушений меньше или не превышает глубину в прилегающих абиссальных равнинах (составляя максимум 3600-3800 м), что, опять-таки отличает хр. Гаккеля от других срединных хребтов, где устанавливается обратное соотношение.

Таким, образом, можно считать доказанным, что срединный хр. Гаккеля прослеживается практически на всем протяжении Евразийского бассейна. Его более простое строение, характерное для юго-восточной части бассейна, связано с различным геоморфологическим выражением процесса рифтогенеза.

Характер рельефа хр. Гаккеля обнаруживает большое сходство с внешним обликом молодых развивающихся срединных хребтов типа Горда, Хуан-де-Фука, Аравийско-Индийского.

По геофизическим данным структурные границы области океанического рифтогенеза в Евразийском бассейне не выходят за пределы изохроны 15 млн. лет [Грачев и Карасик, 1974]. Это дает основание утверждать, что структура хр. Гаккеля возникла не ранее 15 млн. лет тому назад. Относительно того времени, когда процесс рифтогенеза получил выражение в рельефе в виде срединного океанического хребта, прямых данных нет, но по аналогии со срединным хребтом в Южной Атлантике можно предположить, что это произошло в середине плиоцена (около 6 млн. лет тому назад).

Океанические плиты Амундсена и Нансена на севере и юге постепенно переходят в материковое подножие, входящее в переходную зону.

Развитие океанических плит происходит под влиянием двух процессов: направленного погружения, связанного с движением плит от оси разрастания, и прогибания, вызванного толщей накапливающихся осадков. Исходя из того, что образование Евразийского бассейна связано с разрастанием океанического дна, возраст абиссальных равнин увеличивается по мере удаления от оси хр. Гаккеля и меняется от 15 до 60 млн. лет.

Итак, рассматривая в совокупности особенности морфологии дна Евразийского бассейна, мы должны отметить, что имея геоморфологические признаки, типичные для других океанических впадин, Евразийский бассейн обладает и ярко выраженной индивидуальностью своего рельефа, который прежде всего обусловлен молодостью всего бассейна.

ЛИТЕРАТУРА

1. Pассоxо А.И. и др. Подводный Арктический хребет и его место в системе хребтов Северного Ледовитого океана. - Докл. АН СССР, 1967, т. 172, №.3, с. 659-662.

2. Xейзен Б.К., Юинг М. Срединно-Атлантический хребет и его продолжение через Арктический бассейн. - В кн.: Геология Арктики. М., 1964, с. 374-397.

3. Dietz R.S., Shumway G. Arctic basin geomorphology. - Geol. Soc. Amer. Bull., 1961, vol. 72, p. 1319-1330.

4. Johnson G.L., Heezen В.C. The Arctic mid-oceanic ridge. - Nature, 1967, vol. 215, N 5102, p. 724-725.

5. Johnsоn G.L. Morphology of the Eurasian Arctic basin. - Polar Record. 1969, vol. 14, N 92, p. 619-628.

6. Семенов Ю.И., Шкатов Е.П. Геоморфология дна моря Лаптевых. - В кн.: Геология моря. Вып. 1. Л., 1971, с. 21-30.

7. Ильин А.В. Основные черты геоморфологии дна Атлантического океана. - В кн.: Океанологические исследования. Т. 21. М., 1971, с. 107-246.

8. Хейзен Б., Тарп М., Юинг М. Дно Атлантического океана. М., 1962. 147 с.

9. Грачев А.Ф., Деменицкая Р.М., Карасик А.М. Срединный Арктический хребет и его материковое продолжение. - Геоморфология, 1970, № 1, с. 42-45.

10. Грачев А.Ф., Карасик А.М. Разрастание океанического дна и тектоника Евразийского бассейна. - В кн.: Геотектонические предпосылки к поискам полезных ископаемых на шельфе Северного Ледовитого океана. Л., 1974, с. 19-33.

Summary

Using the new data and the method of trend-analysis the topography of the Mid-Arctic ridge and the adjacent abyssal plains is discussed. It is shown that the Mid-Arctic ridge and other young mid-ocean ridges (Gorda rise, Sheba ridge, etc.) have the similar features of topography.

Ссылка на статью:

Грачев А.Ф., Нарышкин Г.Д. Основные черты рельефа дна Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана // Вестник Ленинградского университета. Серия геология, география. 1978. № 12. Вып. 2. С. 94-102.