Существующие модели земной коры Арктического бассейна, основанные на сейсмических [Киселев, 1986], гравиметрических [Mair, Forsyth, 1982; Sweeney, Weber, 1982] или магнитометрических [Карасик, 1980] данных, отражают, как правило, априорные представления авторов на природу геодинамических процессов, сформировавших современную структуру региона. Вследствие этого построенные модели зачастую плохо сопоставимы.

Появление в последние годы новых геофизических материалов по Арктическому бассейну предоставило авторам возможность вернуться к анализу всей совокупности данных и, избрав в качестве основы линию регионального трансарктического геотраверза, построить вдоль него очередную модель земной коры, базирующуюся на комплексе геофизических данных (рис. 1). Применение методов математического моделирования делает эти построения достаточно объективными. Освещению результатов выполненных построений посвящена настоящая статья. В ее обсуждении принимали участие Ю.Е. Погребицкий и М.Л. Верба, которым авторы приносят признательность.

По изучаемому геотраверзу переход от скоростной модели к плотностной осуществлялся по известной эмпирической зависимости Н.Н. Пузырева. Несмотря на определенную ее схематичность, плотностные параметры осадочных образований разреза Баренцевского шельфа, полученные в результате пересчета скоростей и прямыми массовыми измерениями физических параметров керна, дали достаточно близкие значения плотности.

Задача подбора плотностной модели разреза решалась в двухмерном варианте от слоистой среды, задаваемой системой тел произвольной формы при детерминированной плотности.

В пределах Баренцевского шельфа тип земной коры меняется от типично континентального до субконтинентального в области континентального склона и субокеанического в районе так называемых «базальтовых окон» на участках «аномальной коры» в центральной части Баренцевского мегапрогиба. [Баренцевская…, 1988; Верба и др., 1986]. Мощность земной коры здесь варьируется от 30 до 35 км и более. В разрезе отчетливо проявляются элементы деструкции коры - зоны обрушения, сопряженные с зоной растяжения и рифтогенеза в центре Баренцевского шельфа. Зона внутриматерикового рифтогенеза характеризуется увеличением мощности осадочного комплекса (максимальная величина более 20 км), отсутствием гранито-метаморфического слоя, высоким (до 28-30 км) положением границы верхней мантии. Вслед за М.Л. Вербой [Баренцевская…, 1988; Верба и др., 1986] эту часть Баренцевского мегапрогиба можно отнести к коре переходного типа, свойственного, по мнению Н.А. Беляевского [1981], зонам активного растяжения. Подобный тип коры установлен американскими исследователями в северной части Карского шельфа, где, по их данным и материалам работ ВНИИОкеангеология, мощность осадочных образований достигает 20 км [Баренцевская…, 1988; Mair, Forsyth, 1982].

Евразийский суббассейн Северного Ледовитого океана характеризуется типичной океанической корой спредингового типа [Верба и др., 1986; Карасик, 1980]. Здесь по данным Ю.Г. Киселева [1986], повсеместно выделяется синокеанический слой (нижний и верхний), имеющий относительно низкие значения скорости. Его подстилает слой со скоростью 4,4-6,0 км/с. Вероятно, это так называемый II океанический вулканогенно-осадочный слой, где роль осадочных образований несоизмеримо мала по отношению к объему вулканитов. Нижняя граница распространения этих образований 6-8 км.

Ниже по разрезу по комплексным исследованиям выделяются базальтовые образования со скоростью 7,7 км/с, которые на глубинах 12-15 км подстилаются мантийными породами.

По аэромагнитным данным [Верба и др., 1986; Карасик, 1980], верхняя часть фундамента здесь, вероятно, представлена инверсионно намагниченным слоем (мощностью до 2-3 км), а его нижняя прямо намагниченная часть образовалась за счет серпентинизации верхней мантии.

В разрезе коры абиссальных равнин Нансена и Амундсена наблюдается существенное отличие в положении границы верхней мантии. Более высокий гипсометрический уровень границы М и изотермы Кюри - 12 км установлены на абиссальной равнине Амундсена.

Асимметрия в строении Евразийского суббассейна выражается не только на мантийном уровне. Она проявляется и в мощности осадочного слоя. На абиссальной равнине Нансена мощность осадков достигает 5-6 км, в отличие от 3-4 км на абиссальной равнине Амундсена. По мощности осадочного чехла абиссальная равнина Амундсена весьма близка к котловине Макарова, а абиссальная равнина Нансена - к котловине Подводников. В то же время в характеристике консолидированной коры отрицательных морфоструктур Евразийского и Амеразийского суббассейнов имеются заметные различия. По данным В.Э. Волка [Верба и др., 1986], магнитоактивная кора равнин Нансена и Амундсена Евразийского суббассейна существенно разнится по средней эффективной намагниченности ее консолидированной части. Так, для Евразийского суббассейна намагниченность магнитоактивного фундамента составляет J = 1,0 А/м (до 2,0 А/м в зоне рифтовой аномалии срединного хребта Гаккеля), а магнитное основание осадочного чехла котловины Макарова (и Подводников) по намагниченности вдвое выше (J = 2,0-3,0 А/м). Земная кора в пределах этих котловин имеет переходный тип строения от субконтинентального до субокеанического.

О различной динамике образования магнитоактивной коры Евразийского и Амеразийского суббассейнов можно судить и по существенно разной картине наблюдаемых здесь аномальных магнитных полей - с его явно «спрединговым типом» над Евразийским суббассейном и преимущественно линейно-мозаичным типом - над большей частью Амеразийского суббассейна.

Как аномальное структурное явление воспринимается порог Ломоносова, разделяющий Евразийскую и Амеразийскую части бассейна. Над порогом Ломоносова наблюдается значительная по величине положительная аномалия силы тяжести и сопряженные с ней отрицательные аномалии. Вычисление остаточных аномалий методом изостатического (гидротопографического) редуцирования показало, что наблюдаемые минимумы обусловлены не только рельефом. Они, вероятно, вызваны наличием отрицательных избыточных плотностных масс на флангах этой морфоструктуры.

Возможно, именно этим явлением, т.е. наличием присклоновых прогибов, объясняется сходство в целом пониженных отрицательных аномальных магнитных полей западной части порога Ломоносова и северных окраин Баренцево-Карского шельфа.

Судя по сейсмическим [Mair, Forsyth, 1982] данным и результатам плотностного моделирования, в строении порога Ломоносова принимают участие в основном породы со скоростью 4,7 км/с (глубина их распространения 10 км). Ниже залегают комплексы со скоростью 6,6 и 8,3 км/с. Как видно из сопоставлений, по своей скоростной характеристике порог Ломоносова отличается от разрезов океанического типа коры и приближается к поднятиям Альфа и Менделеева.

Восточная часть порога Ломоносова, котловины Подводников (Толля), Макарова и СП, а также поднятия Менделеева и Альфа входят в состав так называемого Трансарктического мегаплато. В целом тип земной коры здесь субконтинентальный (20-25 км), и лишь в наиболее глубоких частях котловин земная кора местами может быть отнесена к субокеанической (12-15 км). Консолидированной коре этого мегаблока присущ высокий уровень вычисленной эффективной намагниченности (J = 2,0-4,0 А/м).

Особое положение в морфоструктурном плане бассейна Северного Ледовитого океана занимает Канадская батиальная равнина. По совокупности данных установлено, что здесь развиты разновозрастные осадочные образования до глубины 10-12 км. В пределах древней части осадочного слоя выделяется четкий магнитоактивный горизонт. Возможно, что он является аналогом магнитных тафрогенных образований в низах осадочного чехла.

Ниже по разрезу под осадочными образованиями повсеместно зафиксированы сейсмокомплексы со скоростью 6,6-7,5 км/с. Этому сейсмокомплексу отвечают кристаллические образования основного и среднего составов (по старой терминологии породы «гранулито-базитового» слоя).

С нижней границей распространения пород этого комплекса почти совпадает положение изотермы Кюри, что позволяет отождествлять эту поверхность с фазовой границей верхней мантии. Относительно большая мощность осадочных образований, неглубокое залегание «базальтового» слоя и верхней мантии (18-20 км) позволяет отнести кору Канадской батиальной равнины к коре переходного (субокеанического) типа. С другой стороны, анализ полученных магнитометрических данных (а также некоторые материалы зарубежных магнитных и сейсмических исследований (П.Р. Вогт, П.П. Тейлор, Л.К. Ковач, 1982,и др.)) свидетельствуют о возможном проявлении в пределах Канадской батиальной равнины земной коры океанического типа, отличной, однако, от четко спрединговой коры Евразийского суббассейна.

Дальнейшие перспективы изучения земной коры Арктического бассейна следует связывать с новым качественным уровнем его исследования - на базе натурных комплексных работ вдоль геотраверзов и опорного бурения.

ЛИТЕРАТУРА 

1. Баренцевская шельфовая плита / Под ред. И.С. Грамберга. Л.: Недра, 1988. 262 с.

2. Беляевский Н.А. Строение земной коры континентов по геолого-геофизическим данным. М.: Недра, 1981. 430 с.

3. Верба В.В., Волк В.Э., Киселев Ю.Г. и др. Глубинное строение Северного Ледовитого океана по геофизическим данным. Л., 1986, с. 54-71.

4. Верба М.Л., Павленкин А.Д., Тулина Ю.В. В кн.: Неоднородности глубинного строения земной коры океанов. Л., 1986, с. 75-88.

5. Вогт П.Р., Ковач Л.К. В кн.: Тр. XXVII МГК. М., 1984, т. 4, с. 128-136.

6. Джексон Г.Р. и др. Там же, с. 119-128,

7. Карасик A.M. В кн. Морская геология, седиментология, осадочная петрография и геология океана. Л.: Недра, 1980, с. 178-193.

8. Киселев Ю.Г. Глубинная геология Арктического бассейна. М.: Недра, 1986. 222 с.

9. Mair J.A., Forsyth D.A. // Tectonophysics, 1982, vol. 89, № 1/3, p. 239-243.

10. Sweeney J.F., Weber J.R., Blasco S.M. Continental ridges in the Arctic, LOREX constraints // Tectonophysics, 1982, v. 89, p. 217-238.

Ссылка на статью: