На северо-западной окраине Евразии выделено несколько крупных осадочных бассейнов с глубиной до фундамента от 7 до 20 км . Это - Предуральский прогиб в пределах Печорского бассейна, Южно-Баренцевская, Северо-Баренцевская и Южно-Карская впадины в морской части региона и Пур-Гыданская впадина на севере Западно-Сибирской платформы. Структура земной коры и верхов мантии этих впадин детально изучена комплексными сейсмическими исследованиями. Это - работы ГСЗ-КМПВ МинГео СССР 1960-80-х годов в континентальной части и Института физики Земли РАН в Баренцевом море. В настоящее время «Севморгео» МПР проводит крупномасштабные комплексные геофизические исследования всей шельфовой зоны методами ГСЗ и ОГТ [Сакулина и др., 2003].

Переинтерпретация старых профилей на новой методической основе и совместный анализ всех полученных в данном регионе сейсмических данных позволяют выделить принципиально разные типы земной коры отмеченных выше впадин, свидетельствующие о разной истории их формирования и развития. Следуя классификации, предложенной в работе [Белоусов и Павленкова, 1989], выделяется четыре основных типа земной коры: континентальный, океанический, субконтинентальный и субокеанический. Главные различия этих типов определяются скоростью сейсмических волн в консолидированной коре, т.е. составом коры, а также мощностью коры. Континентальная кора имеет мощность не менее 25-30, при этом она практически не сокращена под впадиной и скорости в фундаменте изменяются в пределах 6,0-6,4 км/с, что соответствует гранито-гнейсовым образованиям. Океаническая кора тонкая (не более 10 км ), и скорости в коре высокие - 6,8-7,0 км/с (базитовый состав). Субконтинентальная кора отличается от континентальной сокращенной мощностью гранито-гнейсового слоя и всей консолидированной коры (подъемом границы М под прогибом фундамента). Субокеаническая кора характеризуется большой сейсмической скоростью (до 7,0 км/с), т.е. основным составом, и существенно сокращенной мощностью. Главное различие между субокеаническим и океаническим типами коры заключается в ее общей мощности: 20- 30 км в первом случае и 5- 10 км во втором.

В данном регионе выделены все типы земной коры осадочных бассейнов, кроме океанического. Субокеаническая кора характерна для Южно-Баренцевской и Пур-Гыданской впадин (рисунок). Глубина этих впадин более 15 км , граница М под ними поднимается на 5- 10 км . Но главной особенностью коры такого типа является большая сейсмическая скорость (до 7,0 км/с) в консолидированной части коры.

По общему структурному плану (по форме границы М и поверхности фундамента) кора Южно-Карской впадины аналогична коре Южно-Баренцевской впадины, но скорости сейсмических волн в ее консолидированной коре существенно ниже (в среднем 6,0-6,2 км/с).

Неожиданной оказалась структура коры южной части Северо-Баренцевской впадины. Здесь наблюдается редкий тип коры, когда граница М не поднимается под прогибом фундамента. Общая мощность коры составляет 32- 35 км , мощность осадков - до 10 км . Скорости сейсмических волн в консолидированной коре низкие - 5,8-6,6 км/с, т.е. кора почти полностью представлена гранито-гнейсовым слоем. Кора такого же типа характерна и для впадин Печерской плиты. Как показали результаты переинтерпретации детальных работ КМПВ-ГСЗ в Предуральском прогибе, где толщина осадочного чехла составляет 13 км , граница М не поднимается, а резко погружается в сторону Северного Урала, и сейсмические скорости в верхней части консолидированной коры составляют всего 6,2-6,3 км/с. Ранее по данным менее детального профиля кора этого погиба была отнесена к океаническому типу [Костюченко и др., 2006]. Это предположение было основано на выделенных на уровне предполагаемого фундамента волн с высокими скоростями (до 6,5 км/с). Но данные бурения в Мезенской впадине показали, что эти волны связаны с тонким слоем осадочного чехла и ниже него скорости низкие, порядка 6,0 км/с (устное сообщение Ю.Г. Юрова). То есть кора Печорской синеклизы - континентального типа.

Несмотря на существенные различия в структуре земной коры, описанные впадины имеют и сходные особенности. Большинство впадин имеет округлую форму, крутые склоны и достаточно плоское дно. Это означает, что их формирование происходило, в основном, не за счет растяжения земной коры, а в результате плавного проседания отдельных ее блоков по системе глубинных нарушений. Наиболее контрастные движения, сопровождавшиеся образованием крупных нарушений, связаны с Уральско-Новоземельской орогенной областью, которая поднималась на общем фоне погружения всей этой территории и способствовала делению коры на отдельные мелкие плиты. Так сформировался крупный разлом, отделяющий Карскую впадину от Новой Земли и проникающий глубоко в земную кору до ее подошвы. Крупный разлом наблюдается в Предуралье, по нему край Печерской плиты погружается в сторону Урала, в результате чего образовалась впадина глубиной до 13 км и граница М опустилась до глубины более 50 км .

Разломная тектоника играла большую роль и при образовании Пур-Гыданской впадины вдоль западного края Сибирской платформы (см. рисунок, нижний фрагмент). На ее границе формировались локальные грабены с корой, близкой к океаническому типу, и блоки с аномально высокими скоростями (до 7,2 км/с).

Формирование впадин морской части региона также начиналось с образования систем небольших рифтовых грабенов, которые повсеместно выделяются в фундаменте впадин. Затем происходило плавное погружение более крупных блоков. Объяснить это плавное погружение можно различными процессами преобразования вещества коры, приводящими к увеличению ее плотности. Такие преобразования достаточно полно описаны в литературе, чаще всего их связывают с поступлением в кору мантийного вещества, т.е. с базификацией коры. Но не менее важными являются процессы фазовых преобразований вещества коры. Среди них следует выделить процесс эклогитизации пород нижней коры, который может быть одной из причин не только погружения коры, но и подъема границы М (эклогиты характеризуются высокой сейсмической скоростью, равной мантийным породам, но более высокой плотностью). Большую роль во всех этих преобразованиях коры играют, по всей видимости, глубинные флюиды. Они привносят энергию для фазовых переходов и способствуют их активному протеканию. Мощные потоки энергоемких глубинных флюидов вызывают плавление мантийных пород и поступление их в земную кору. Собственно интенсивность глубинных флюидов определяет тип земной коры будущей впадины. Небольшие потоки инициируют локальные процессы эклогитизации в низах коры и в результате медленное и плавное ее прогибание с образованием впадины континентального типа. Более интенсивные потоки охватывают всю кору, вызывают плавление мантийных пород, т.е. инициируют процесс базификиции коры и формирование субокеанического ее типа. Овальный тип впадин подтверждает это предположение, именно неравномерные потоки флюидов могут создать мозаику таких впадин на большой площади.

Литература

1. Белоусов В.В., Павленкова Н.И. Типы земной коры Европы и Северной Атлантики // Геотектоника. 1989. № 3. С. 3-14.

2. Костюченко С.Л., Джи Д., Егоркин А.В., Сапожников Р.Б. Структура и геодинамика земной коры северо-востока Европейской части России // Строение и динамика литосферы Восточной Европы / Ред. А.Ф. Морозов, Н.В. Межеловский, Н.И. Павленкова. М.: ГЕОКАРТ, ГЕОС, 2006. 735 с.

3. Сакулина Т.С., Рослов Ю.В., Иванова Н.М. Глубинные сейсмические исследования в Баренцевом и Карском морях // Физика Земли. 2003. № 6. С. 5-20.

Ссылка на статью:

Павленкова Н.И. Типы земной коры осадочных бассейнов северо-западной окраины Евразии. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 93-96.