Евразийский бассейн Северного-Ледовитого океана принадлежит к нормальным океаническим бассейнам [Demenitskaya & Karasik, 1966], сформировавшимся в результате разрастания от оси срединного хребта [Карасик, 1968]. Однако рельефу дна Евразийского бассейна (рис. 1) свойствен ряд специфических особенностей, из которых главными можно считать малую ширину бассейна и срединного хребта Гаккеля, неполное морфологическое развитие последнего, отсутствие на нем островов и его исчезновение на расстоянии нескольких сот километров от шельфа моря Лаптевых [Рассохо и др., 1967]. Геолого-геофизическое своеобразие бассейна состоит прежде всего в развитии мощной осадочной толщи, которая по сейсмическим данным [Рассохо и др., 1967] достигает нескольких километров на приматериковой периферии котловин Нансена и Амундсена, и в слабом проявлении признаков океанической структуры аномального магнитного поля [Карасик, 1971]. Все перечисленные особенности Евразийского бассейна в конечном счете могут быть объяснены низкими темпами раскрытия, обусловленными его близостью к мгновенным полюсам вращения Евразиатской и Северо-Американской плит и малой угловой скоростью их расхождения на протяжении большей части истории бассейна [Карасик, 1974].

В связи с этим интересно рассмотреть, в какой мере в Евразийском бассейне выполняется глобальная эмпирическая зависимость между глубиной океанической литосферы и ее возрастом, которая установлена по данным из Тихого, Атлантического и Индийского океанов [Ле Пишон и др., 1977] и успешно воспроизведена с помощью моделей остывающей литосферы, погружающейся при отодвигании от места формирования [Сорохтин, 1973; Parker & Oldenburg, 1973].

Исследование проведено по 15 профилям, равномерно распределенным по протяжению хребта Гаккеля (рис. 1), ориентированным, как правило, параллельно простиранию трансформных разломов. Изостатически скомпенсированная глубина фундамента Н_ф вычислялась путем введения в измеренную глубину дна изостатической поправки Н_ос, учитывающей дополнительное прогибание фундамента под влянием осадочной толщи. Нос вычислялось по формуле [Sclater et al., 1971]

Н_ос = (σ_л  - σ_ос)/(σ_л – σ_в) • h_ос,

где σ_л = 3,3 г/см³ - плотность литосферы, σ_в = 1,03 г/см³ - плотность морской воды, σ_ос, h_ос - соответственно плотность и мощность осадочной толщи.

Количество расчетных точек зависело от длины профиля и расчлененности рельефа дна и в среднем равнялось 31. Плотность осадочных образований чехла в каждой точке профиля рассчитывалась как средневзвешенное значение плотностей пород первого и второго структурных этажей, характеризующихся разными средними скоростями распространения сейсмических волн [Егиазаров и др., 1977]. Сейсмический скоростной разрез пересчитан в плотностной по зависимости [Talwani et al., 1959]. Найденным значениям глубины фундамента приписан возраст по карте изохрон, составленной на основе геохронологического анализа аномального магнитного поля [Карасик, 1974].

Полученный описанным способом профиль поверхности изостатически скомпенсированного фундамента сглаживался вручную. Затем вычислялись средние профили по группам, отличающимся как морфологией дна, так и структурой магнитного поля [Карасик, 1974].

При рассмотрении средних по области профилей H_ф(t) (рис. 2) следует иметь в виду их невысокую надежность, обусловленную рядом причин. Во-первых, исходные батиметрические профили были выбраны на пересечениях наиболее возвышенных участков хребта, которые предположительно рассматривались как типичные для его морфологии (в отличие от разделяющих эти участки депрессий, которые связывались с поперечными нарушениями). Во-вторых, точность определения возраста дна невысока из-за слияния изохрон, обусловленного низкими темпами раскрытия бассейна [Карасик, 1974]. В-третьих, точность определения поправки на влияние осадочной толщи, имеющий в рассматриваемом регионе весьма большую величину, также невысока из-за особенностей дискретного сейсмического зондирования МОВ. Наконец, сглаживание коротких профилей, осложненных немногочисленными, но значительными ундуляциями поверхности фундамента, также может сопровождаться ошибками, влияние которых не до конца устраняется при осреднении из-за малого числа профилей, входящих в группы по областям. Поэтому наряду с «областными» графиками вычислены и средние для всего Евразийского бассейна профили (рис. 3). Полученные графики H_ф(t) характеризуются четырьмя основными особенностями.

Во всех областях бассейна, кроме пришельфовой, наблюдается вполне удовлетворительное соответствие эмпирических и теоретических профилей, сохраняющееся и для бассейна в целом: глубины изостатически скомпенсированного фундамента возрастают в обе стороны от оси хр. Гаккеля со скоростью, близкой к той, которая предсказывается моделью остывающей литосферной плиты [Сорохтин, 1973; Parker & Oldenburg, 1973]. Этот результат представляется исключительно важным, ибо, с одной стороны, он подтверждает принадлежность своеобразного Евразийского бассейна к «нормальным» спрединговым бассейнам и принципиальную правильность датировки его дна по магнитным аномалиям, а с другой стороны, окончательно решает спорный вопрос о времени возникновения самого хр. Гаккеля [Грачев и Карасик, 1974] в пользу его одновозрастности с Евразийским бассейном.

Большой интерес представляет намечающаяся асимметрия в распределении знаков отклонений эмпирических графиков от теоретической прямой со стороны котловин Нансена и Амундсена. Если в первой почти все значения в центральной, восточной и пришельфовой областях лежат ниже теоретической прямой, то в котловине Амундсена приблизительно от 45 до 20 млн лет наблюдается отклонение противоположного знака. Анализ возможных причин этого явления приводит к выводу, что если отмеченные отклонения значимые и реальные, то они не могут быть обусловлены ошибками в оценке вклада осадочной толщи, равно как не могут быть устранены простым уточнением теоретической модели. Не исключено, что Евразийский бассейн подстилается аномальной астеносферой, поведение которой в котловине Нансена отклоняется от нормы сильнее, чем в котловине Амундсена (подобно тому как в целом необычно мощная осадочная толща Евразийского бассейна особенно аномальна в котловине Нансена).

Следующая особенность Евразийского бассейна состоит в сильном несоответствии эмпирических и теоретических данных в пришельфовой области, где в рельефе дна исчезает хр. Гаккеля. Тенденция к увеличению глубины фундамента с возрастом, в целом сохраняющаяся и в этой области, крайне слабо выражена на самом южном профиле XV, проходящем в пределах абиссали (см. рис. 1 и 2). Поскольку морфологический облик этой части бассейна, по-видимому, обусловлен крайне низкими темпами ее раскрытия (современная скорость разрастания близка к 2-3 мм/год), есть основания предполагать, что здесь зависимость глубины фундамента от его возраста может иметь иной характер, чем в используемой модели.

Последняя особенность состоит в наличии позднеплиоценовой отрицательной топографической аномалии, усиливающейся в направлении моря Лаптевых (рис. 2 и 4), Прямая Н_ф (0), аппроксимирующая зависимость Н_ф (0) от кошироты спрединга (углового расстояния от плиоценового полюса вращения Евразиатской и Северо-Американской литосферных плит [Карасик, 1974]), иллюстрирует отсутствие топографической аномалии в западной области и увеличение ее амплитуды в сторону полюса раскрытия. Природа указанного явления не может быть понята без хронологической локализации получившегося аномально низкого положения литосферы. С одной стороны, может иметь место эффект заглубления литосферы, возникающий при ее формировании, постепенно ослабевающий при ее отодвижении от оси разрастания и практически полностью исчезающий приблизительно через 6-7 млн лет. В этом случае топографическая аномалия отражает кратковременное «отставание» литосферы Евразийского бассейна от глобального и теоретического уровня и может указывать на перманентное региональное отличие граничных условий на конструктивной границе плит в Евразийском бассейне от принятых в используемых моделях.

С другой стороны, наблюдаемый эффект мог возникнуть на последнем этапе раскрытия и тогда - вопреки принципу униформизма - необходимо предположить изменение граничных условий в модели приблизительно 6-7 млн лет назад. Устойчиво низкие темпы раскрытия Евразийского бассейна на протяжении последних нескольких десятков миллионов лет согласуются с первым предположением и противоречат последнему.

Одинаковая тенденция изменения Н_ф (0) и скорости разрастания S при приближении к полюсу раскрытия не может объяснить наблюдаемое явление, ибо к югу от Исландии установлено противоположное соотношение между амплитудой топографической аномалии, убывающей в южном направлении (т.е., от полюса раскрытия), и скоростью разрастания, увеличивающейся в этом направлении [Vogt & Avery, 1974]. Эти факты легче всего поддаются объяснению с позиций гипотезы Исландского мантийного султана [Vogt, 1974] и, как нам кажется, должны приниматься во внимание при построении как уточненной модели остывающей литосферной плиты, учитывающей специфику бассейна, так и динамической модели взаимодействия литосферы и астеносферы на севере планеты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Demenitskaya R.M., Karasik А.М., Magnetic data confirm that the Nansen- Amundsen Basin is of normal oceanic type // Geol. Surv. Canada, 1966. Pap. 66-15. p. 191-196.

2. Карасик A.M., Геофизические методы разведки в Арктике, в. 5, 8 (1968).

3. Рассохо А.И., Сенчура Л.И., Деменицкая Р.М., Карасик А.М., Киселев Ю.Г., Тимошенко Н.К. Подводный срединный Арктический хребет и его место в системе хребтов Северного Ледовитого океана // Доклады Академии наук СССР. 1967. Том 172. № 3. С. 659-662.

4. Карасик А.М. Магнитные аномалии океана и гипотеза разрастания океанического дна // Геотектоника. 1971. № 2. С. 3-18.

5. Карасик А.М., Проблемы геологии полярных областей Земли, Л., 1974, стр. 23.

6. К.Ле Пишон и др., Тектоника плит, М., «Мир», 1977, стр. 287.

7. Сорохтин О.Г. Зависимость топографии срединно-океанических хребтов от скорости раздвижения литосферных плит // ДАН. 1973. Т. 208. № 6. С. 1338-1341.

8. Parker R.L., Oldenburg D.W. Thermal model of ocean ridges // Nature Phys. Sci., 1973. v. 242, № 122, p. 137-139.

9. Sclater J.G. et al. Elevation of ridges and evolution of the central eastern Pacific // J. Geophys. Res., 1971. V. 76, №32, p. 7888-7915.

10. Егиазаров Б.Х. и др., Тектоника северной полярной области Земли, Л., Севморгео, 1977, стр. 200.

11. Talwani М. et al., A crustal section across the Puerto Rico Trench // J. Geophys. Res., 1959. v. 64, p. 1545-1555.

12. Грачев А.Ф., Карасик A.M., Геотектонические предпосылки к поискам полезных ископаемых на шельфе Северного Ледовитого океана, Л., 1974, стр. 19.

13 Vogt P.R., Avery О.Е., Marine Geology and Oceanography of Arctic Seas, N.Y., 1974, p. 83.

14 Vogt P.R., Geodynamics of Iceland and the North Atlantic Area, 1974, p. 105.

Ссылка на статью:

Карасик А.М., Позднякова Р.А. О зависимости глубины фундамента от его возраста в Евразийском бассейне Северного Ледовитого океана // Доклады Академии наук. 1979. Том 248. № 1. С. 169-174.