В настоящее время строение земной коры Северного Ледовитого океана представляет большой интерес для геологов, в связи с перспективной оценкой запасов углеводородов, и политиков, в связи с установлением внешней границы континентального шельфа для арктических государств и подачей соответствующих заявок в Комиссию ООН [Лаверов и др., 2013; Морозов и др., 2013]. Большое внимание в этой связи уделяется установлению типа земной коры, геолого-геофизическому изучению ее строения и определению возраста горных пород арктических структур. Для решения поставленных задач в последнее десятилетие Роснедра с подведомственными ему организациями (ВСЕГЕИ, ВНИИОкеангеология, Севморгео и др.), а также зарубежными учеными были организованы несколько высокоширотных экспедиций с использованием научно-исследовательских судов и ледоколов. Выполненные российскими и зарубежными геологами в этом направлении многочисленные исследования существенно дополняют наши знания о строении Северного Ледовитого океана и подтверждают континентальный характер земной коры в структурах его центрального сегмента, включая хребет Ломоносова, поднятие Альфа-Менделеева, котловины Подводников и Макарова [Поселов и др., 2012; Рекант и Гусев, 2012; Глебовский и др., 2013; Lebedeva-Ivanova et al., 2006].

В 2012 г. в рамках высокоширотной экспедиции «Арктика-2012» основное внимание уделили опробованию морского дна поднятия Менделеева [Морозов и др., 2013]. При этом использовали ледокол «Капитан Драницын» и научно-исследовательскую подводную лодку (НИПЛ). Кроме пробоотбора драгой, телегрейфером и гидростатической трубкой проводили опробование коренных пород с помощью буровой установки ГБУ-2/4000Л (три скважины на двух участках - в северной и южной частях поднятия Менделеева с общей длиной керна 1.15 м), а также манипулятором, расположенным в днище НИПЛ на заранее выбранных полигонах с эскарпами. Места пробоотбора располагали вблизи резких уступов морского дна, где по опережающим сейсмическим данным (вдоль профилей МОВ ОГТ) и видеосъемкой с НИПЛ были выявлены выходы акустического фундамента. Точки отбора проб показаны на рис. 1.

Четыре образца долеритов и базальтов были использованы для петрографического и минералогического анализов, выделения мономинеральных фракций пироксена (авгит), амфибола (роговая обманка), плагиоклаза и последующих изотопных исследований для определения возраста пород ⁴⁰Ar/³⁹Ar-методом. Два образца представляли собой долериты (SS12-08-7m, SS12-00-8m), отобранные манипулятором НИПЛ, а два других - базальты-трахибазальты (KD12-00-33-b, KD12-06-21-b/5), полученные из керна коротких скважин. Петрографические описания и химический состав этих пород приведены в [Морозов и др., 2013].

Методика изотопных исследований описана в [Травин и др., 2009]. Навески выделенных минеральных фракций заворачивали в алюминиевую фольгу, после откачки запаивали в кварцевую ампулу совместно с навесками биотитов МСА-11, LP-6 в качестве мониторов. Затем фракции облучали в кадмированном канале исследовательского реактора ФТИ ТПУ (г. Томск). Градиент нейтронного потока не превышал 0.5% на размере образца. Эксперименты по ступенчатому прогреву проводили в кварцевом реакторе с печью внешнего прогрева. Холостой опыт по ⁴⁰Ar (10 мин при 1200°C) не превышал 5 · 10^–10 нсм³. Очистку аргона производили с помощью ZrAl SAES-геттеров. Изотопный состав аргона измеряли на масс-спектрометре Noble gas 5400 фирмы «Микромасс» (Англия) и многоколлекторном масс-спектрометре Argus фирмы «Термо Сайнтифик» (Германия). Ошибки измерений, приведенные в тексте, таблицах и на рисунках, соответствуют интервалу ±1σ.

Изотопные ⁴⁰Ar/³⁹Ar-исследования показали, что в спектрах минералов всех образцов, за исключением KD12-06-21-b/5, устанавливается древняя компонента, соответствующая, судя по всему, возрасту формирования пород. Наиболее четко она проявлена в спектрах амфибола, полученных на обоих приборах - масс-спектрометрах Noble gas 5400 и Argus. Максимальные значения зафиксированы для долерита SS12-08-7m (амфибол) - 466.9 ± 3.3 и KD12-00-33-b (амфибол + плагиоклаз) - 471.5 ± 18.1 млн лет, что близко к границе нижнего-среднего ордовика. Так, в спектре обр. SS12-08-7m наблюдается хорошо выраженное плато, которому соответствует 75% выделенного ³⁹Ar (рис. 2). Можно предположить, что значение возраста плато 466.9 ± 3.3 млн лет соответствует возрасту закрытия изотопной K/Ar-системы амфибола. Для роговой обманки температура закрытия изотопной системы 550 ± 30°С [Hodges, 2004]. В случае быстрого охлаждения сразу после формирования породы полученная датировка соответствует возрасту формирования долерита SS12-08-7m.

Близкий результат получен для амфибола с очень тонкой примесью плагиоклаза из образца базальта KD12-00-33-b (рис. 2). В средней части спектра образца наблюдается плато из двух ступеней, которому соответствует 39% выделенного ³⁹Ar и значение возраста 471.5 ± 18.1 млн лет. Здесь, как и в предыдущем случае, можно говорить, что значение плато соответствует возрасту закрытия изотопной K/Ar-системы амфибола. Нужно также обратить внимание на то, что низкотемпературная и высокотемпературная ступени в спектре этого образца соответствуют значениям возраста 269 ± 14 и 259 ± 13 млн лет, второе из которых близко широко проявившемуся в Сибири и Азии Сибирскому плюмовому событию на границе перми и триаса.

Для плагиоклаза и пироксена из долерита SS12-08-7m получены спектры со значительно меньшими значениями возраста. Для четырех ступеней (73% выделенного ³⁹Ar) в платообразном спектре пироксена рассчитано средневзвешенное значение 138.0 ± 1.4 млн лет.

В спектрах минералов из долерита SS12-00-8m проявлены плато с близким возрастом в интервале 458-436 млн лет. При этом максимальные значения, как и в других пробах, соответствуют амфиболам, для которых установлено 59-55% выделенного аргона (рис. 3).

Наряду с древней компонентой, как показано выше, в спектрах ряда проб установлены компоненты с более молодыми оценками возраста. К таким этапам, прежде всего, относятся два плюмовых события [Добрецов и др.. 2013] - на границе перми и триаса (Сибирский плюм) и в мелу (HALIP). Первое событие отражено в спектре амфибола из базальта – обр. KD12-00-33-b (259 ± 13 млн лет, табл. 1), а второе - в спектре пироксена из долерита SS12-08-7m (135.4 ± 1.3).

Таким образом, выполненные изотопные Ar/Ar-исследования позволяют утверждать, что возраст базальтов и долеритов, отобранных из эскарпов поднятия Менделеева, является раннепалеозойским. Приведенные в сообщении результаты не противоречат полученным чуть ранее определениям изотопного возраста этих пород U-Pb-методом (SHRIMP II, ВСЕГЕИ). По тем же долеритам (обр. SS12-08-7m, SS12-00-8m) по единичным зернам цирконов были получены кембрийские значения возраста - 498-500 млн лет [Морозов и др., 2013]. Этот вывод, материалы сейсмических исследований экспедиции «Арктика-2012», новые геологические и геофизические данные по Новосибирским островам позволяют предполагать до кембрийский фундамент для континентального блока поднятия Менделеева подобно континентальному блоку, установленному для Новосибирских о-вов, включая архипелаг Де Лонга [Верниковский и др., 2013; 2013а]. Более молодые оценки возраста, полученные в результате геохронологических Ar/Ar-исследований пород поднятия Менделеева, являются отражением плюмовых событий, крупнейшие из которых проявились на границе перми и триаса (Сибирский плюм) и в мелу (HALIP).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лаверов Н.П., Лобковский Л.И., Кононов М.В., Добрецов Н.Л., Верниковский В.А., Соколов С.Д., Шипилов Э.В. Геодинамическая модель развития Арктического бассейна и примыкающих территорий для мезозоя и кайнозоя и внешняя граница континентального шельфа России // Геотектоника. 2013. № 1. С. 1-32.

2. Морозов А.Ф., Петров О.В., Шокальский С.П., Кашубин С.Н., Кременецкий А.А., Шкатов М.Ю., Каминский В.Д., Гусев Е.А., Грикуров Г.Э., Рекант П.В., Шевченко С.С., Сергеев С.А., Шатов В.В. Новые геологические данные, обосновывающие континентальную природу области Центрально-Арктических поднятий // Региональная геология и металлогения. 2013. № 53. С. 34-55.

3. Поселов В.А., Аветисов Г.П., Буценко В.В., Жолондз С.М., Каминский В.Д., Павлов С.П. Хребет Ломоносова как естественное продолжение материковой окраины Евразии в Арктический бассейн // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 12. С. 1662-1680.

4. Рекант П.В., Гусев Е.А. Сейсмогеологическая модель строения осадочного чехла прилаптевоморской части хребта Ломоносова и прилегающих глубоководных котловин Амундсена и Подводников // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 11. С. 1497-1512.

5. Глебовский В.Ю., Астафурова Е.Г., Черных А.А., Корнева М.С., Каминский В.Д., Поселов В.А. Мощность земной коры в глубоководной части Северного ледовитого океана: результаты 3-D гравитационного моделирования // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 3. С. 327-344.

6. Lebedeva-Ivanova N.N., Zamansky Y.Y., Langinen A.E., Sorokin M.Y. Seismic profiling across the Mendeleev Ridge at 82°N: evidence of continental crust // Geophys. J. Int. 2006. V. 165. P. 527-544.

7. Травин А.В., Юдин Д.С., Владимиров А.Г., Хромых С.В., Волкова Н.И., Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б. Термохронология чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) // Геохимия. 2009. Т. 11. С. 1181-1199.

8. Hodges K.V. In: Treatise on Geochemistry. Oxford: Elsevier, 2004. P. 263-292.

9. Добрецов Н.Л., Верниковский В.А., Карякин Ю.В., Кораго Е.А., Симонов В.А. Мезозойско-кайнозойский вулканизм и этапы геодинамической эволюции центральной и восточной Арктики // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 1126-1144.

10. Верниковский В.А., Метелкин Д.В., Толмачева Т.Ю., Малышев Н.А., Петров О.В., Соболев Н.Н., Матушкин Н.Ю. К проблеме палеотектонических реконструкций в Арктике и тектонического единства террейна Новосибирских островов: новые палеомагнитные и палеонтологические данные // Докл. РАН. 2013. Т. 451. № 4. С. 423-429.

11. Верниковский В.А., Добрецов Н.Л., Метелкин Д.В., Матушкин Н.Ю., Кулаков И.Ю. Проблемы тектоники и тектонической эволюции Арктики // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 1083-1107.