Главные тектонические события истории Арктического океана по сейсмическим данным

Арктический океан уникален в ряду глубоководных акваторий Мирового океана не только по своему полярному географическому положению. Его площадь значительно меньше площади других океанов планетыон, как внутреннее море, со всех сторон окружен сушей, соединяясь с Мировым океаном только узкими проливами — проливом Фрама на западе (с Атлантическим океаном) и Беринговым проливом на востоке (с Тихим океаном). Арктический океан отличается от других океанов значительно меньшей средней глубиной (в ~2.5 раза), наибольшей площадью прилегающего шельфа и участков глубоководной акватории с континентальной корой, а также значительно более мощным осадочным чехлом.

Учитывая, что Арктический океан является еще и самым молодым океаном планеты, главным тектоническим событием его истории традиционно считается начало спрединга, инициировавшее образование Евразийского суббассейна. При этом, в ходе последующего этапа развития региона продолжительностью более чем 50 млн. лет в геологической литературе не отмечено ни одного тектонического события, которому можно было бы придать региональную значимость, т. е. которое можно было бы интерпретировать в качестве доминирующего на определенной стадии эволюции океана.

Предлагаемая диссертационная работа является попыткой выделить главные тектонические события в истории Арктического океана, произошедшие после раскрытия Евразийского суббассейна и определяющим образом повлиявшие на структуру осадочного чехла и современный морфологический облик арктической акватории.

В качестве экспериментальной основы в работе использовалась цифровая база сейсмических данных Арктического бассейна, созданная во ВНИИОкеангеология и интегрировавшая материалы как всех российских сейсмических наблюдений за период с 1961 по 2005 г., так и опубликованных зарубежных (1991;2006 г. г.).

Главным объектом исследований в диссертационной работе являлась сейсмическая конфигурация осадочного чехла в глубоководных арктических провинциях — в Амеразийском (Провинция центрально-арктических поднятий и Канадская котловина) и Евразийском суббассейнах (Рис. 1). Анализ сейсмической конфигурации осадков в провинциях Арктического океана позволил выделить региональные сейсмические маркеры и предложить их палеотектоническую трактовку.

В отличие от кандидатской диссертации автора, главной задачей которой было изучение сейсмической стратиграфии осадочного чехла Провинции центрально-арктических поднятий на основе сопоставления сейсмической конфигурации осадков с кривой эвстатических колебаний относительного уровня моря, в представленной работе палеотектоническая интерпретация региональных сейсмических маркеров проводилась в первую очередь с соблюдением событийного принципа, предполагающего причинно-следственную связь между главными тектоническими событиями в Арктическом бассейне и наиболее яркими элементами поля отраженных волн на сейсмических разрезах. Использование эвстатической кривой ограничивалось лишь контрольной функцией, повышающей вероятность тех или иных палеотектонических трактовок.

Независимая проверка и дополнительное обоснование предложенных в диссертационной работе тектонических реконструкций осуществлялись путем сопоставления результатов сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла с материалами глубоководного бурения на хребте Ломоносова, с данными новейших исследований аномального магнитного поля в Евразийском суббассейне, с данными по сейсмичности Арктико-Азиатского сейсмического пояса, а также с материалами геологических исследований на континентальном обрамлении Арктического океана.

—160°.

130° 74° 140° 70° 150°.

Основа — карта рельефа дна в масштабе 1: 2 500 ООО.

Рис. 1. Карта главных морфоструктур Арктического бассейна:

1 — Провинция центрально-арктических поднятий- 2 — батиметрические террасы котловины Макарова.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Рассматривая многообразие существующих тектонических моделей Арктического океана от Арктической геодинамической системы (или Арктической геодепрессии) Ю. Е. Погребицкого (1976) до ультрамобилистской модели Л. А. Лоувера (2002), можно заметить, что их объединяет один общий принципиальный элемент — раскол арктической Лавразии и последующее развитие в кайнозое спредингового Евразийского суббассейна. Дискуссия продолжается лишь по менее принципиальным вопросам, касающимся датировки начала спрединга (25-ая, 24-ая или другая, более поздняя магнитохрона), скорости спрединга, положения полюсов раскрытия или относительного вращения, возможных продолжений дивергентной зоны хребта Гаккеля после ее морфологического замыкания у склона шельфа моря Лаптевых.

Принципиальные же разногласия возникают, когда дело касается Амеразийского суббассейна.

Если бы Амеразийский суббассейн представлял собой шельф с архипелагами в местах современных поднятий дна, то раскол арктической Лавразии не являлся бы проблемой для глобальной тектоники плит. В реальной же ситуации проблемы существуют, и большие.

Первая проблема. Для всех распавшихся суперконтинентов (Пангеи, Гондваны, Лавразии) характерна не только типичная для океанической коры билатеральная симметрия по уровню океанического дна относительно дивергентной оси (наблюдаемые нарушения симметрии являются локальными), но и элементы симметрии между раздвинувшимися континентами по гипсометрическому уровню поверхности литосферы. Примеры очевидны: Южная Америка и Африка, Северная Америка и Западная Европа представляют собой приподнятые над уровнем моря (в первом приближении одинаково) плечи атлантического океанического рифта. Элементы такой симметрии г устанавливаются и для североатлантических блоков расколовшейся Лавразии. В то же время два плеча арктического продолжения океанического рифта — два крупнейших арктических мегаблока, соответствующих Баренцево-Карскому шельфу (арктической периферии Евразийской литосферной плиты) и Амеразийскому суббассейну (арктической периферии Северо-Американской литосферной плиты), полностью лишены элементов симметрии по уровню поверхности литосферы относительно полярной ветви Срединно-Атлантического хребта — хребта Гаккеля. Главный элемент этой асимметрии отображается на карте рельефа дна Арктического океана в том, что североамериканское плечо арктического океанического рифта — Амеразийский суббассейн — погружено в среднем на ~3 км относительно евразийского плечаБаренцево-Карского шельфа. Этот факт плохо вписывается в классическую модель глобальной тектоники плит и, поэтому, требует своего объяснения.

Вторая проблема. Большинство известных тектонических моделей Амеразийского суббассейна базируется прежде всего на анализе аномального магнитного поля и сопоставлении геологических данных на континентальном обрамлении.

При обзоре существующих тектонических реконструкций суббассейна, раскрывающих механизмы разрастания его океанического дна на основе интерпретации линейных магнитных аномалий, отмечается их крайняя неустойчивость (хаотичное блуждание полюсов раскрытия/вращения на значительные расстояния, незакономерный разброс парных аномалий при попытках их совмещения с осями раскрытия и т. п.). В итоге, ни одна из серии известных палеомагнитных реконструкций Амеразийского суббассейна полностью не удовлетворяет ни магнитометрическим данным на акватории, ни геологическим данным на береговом и островном обрамлении, что вынуждает их авторов признать определенную тупиковость ситуации.

В то же время, сейсмические данные, собранные в глубоководных областях Амеразийского суббассейна, при разработке тектонических моделей л у о> практически никогда всерьез не учитывались. Использование сейсмических данных ограничивалось, как правило, лишь анализом сейсмических разрезов на периферии суббассейна — на прилегающих шельфах. А ведь сейсмическая конфигурация осадочного чехла — это ретроспективная фотография следов главных тектонических событий, сформировавших геологическую структуру региона.

Таким образом, актуальность исследований обусловлена необходимостью разработки согласованной тектонической модели Арктического океана, т. е. такой модели, которая, с одной стороны, в какой-то степени разрешала бы проблему его асимметрии относительно дивергентной оси, а, с другой стороны, основывалась бы прежде всего на сейсмической конфигурации осадочного чехла глубоководных провинций Арктического бассейна, согласуясь при этом с многообразием других геофизических и геологических данных как на акватории, так и на континентальном обрамлении.

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Цель работы — это попытка реконструировать главные тектонические события истории Арктического океана (после раскола арктической Лавразии) по региональным сейсмическим маркерам осадочного чехла в его глубоководных провинциях, попытка установить и аргументировать причинно-следственные связи между ними.

ДОСТИЖЕНИЕ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ ПРЕДПОЛАГАЛО РЕШЕНИЕ СЛЕДУЮЩИХ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ:

1. Сейсмостратиграфическая интерпретация временных разрезов осадочного чехла Арктического океана, выделение основных несогласий и осадочных комплексов.

2. Сейсмофациальный анализ осадочных комплексов.

3. Выделение региональных сейсмических маркеров в осадочном чехле глубоководных провинций арктической акватории.

4. Корреляция региональных сейсмических маркеров осадочного чехла с наиболее вероятными тектоническими событиями в Арктическом океане и на его континентальном окружении.

5. Реконструкция изменений (на протяжении кайнозоя) обстановки осадконакопления в провинциях Арктического океана по результатам сейсмофациального анализа осадочных комплексов.

6. Контроль установленных корреляционных связей (региональные сейсмические маркеры тектонические события и обстановка осадконакопления) по многообразию других геофизических и геологических данных как на акватории, так и на континентальном обрамлении, а также по кривой глобальных суперциклов эвстатических колебаний относительного уровня моря.

7. Выделение главных тектонических событий истории Арктического океана (после раскола арктической Лавразии) в качестве основных элементов согласованной тектонической модели.

8. Анализ карты эпицентров сильных землетрясений Арктико-Азиатского сейсмического пояса и согласование результатов анализа с тектонической моделью Арктического океана.

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ФАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Основу анализируемых в диссертационной работе экспериментальных данных составляли сейсмические материалы MOB (метод отраженных волн), собранные в разные годы долговременными дрейфующими ледовыми станциями «Северный Полюс». Кроме того, для анализа привлекались данные.

V О.

MOB площадной сейсмической съемки и базовых наблюдений, полученные в сезонных экспедициях «Север», данные глубинных сейсмических зондирований (ГСЗ) экспедиций «Трансарктика 1989;91» и АРКТИКА-2005, редкие материалы МОВ-ОГТ (метод многоканального статистического накопления волн, отраженных от общей точки границы) на обрамляющих континентальных склонах, а также опубликованные материалы многоканального сейсмического профилирования и широкоугольных сейсмических зондирований высокоширотных экспедиций R/V «Polarstern» (Германия, 1991;2001), «Oden» (Норвегия, 2001), «Polar Star» (США, 1992;1993) и «Healy» (США, 2006).

В качестве основного инструментария исследований в диссертационной работе была реализована методология сейсмостратиграфической интерпретации осадочного чехла, которая проводилась в соответствии с главными принципами сейсмической стратиграфии и базировалась на апробированной в многочисленных районах Мирового океана классификации типов сейсмостратиграфических несогласий и сейсмофациальных единиц.

Данная классификация определяет взаимосвязь между главными элементами сейсмической конфигурации осадочного чехла (несогласиями или перерывами в осадконакоплении) и наиболее вероятными тектоническим событиями, ставшими причиной их формирования, а также позволяет реконструировать обстановку седиментации и возможные палеоглубины моря (мелководье, шельф, склон, глубоководье) на момент накопления осадков по сейсмическим фациям осадочных комплексов.

Реализация указанной методологии позволила выделить (среди наиболее ярких элементов сейсмической конфигурации отложений в глубоководных провинциях арктической акватории) региональные сейсмические маркеры осадочного чехла, т. е. такие элементы поля отраженных волн, которые, имея региональную распространенность, являются явными носителями информации.

• t vi о тектонических событиях, сформировавших геологическую структуру региона и его морфологический облик.

Палеотектоническая интерпретация региональных сейсмических маркеров осадочного чехла проводилась в первую очередь с соблюдением событийного принципа, который предполагает причинно-следственную связь главных тектонических событий в Арктическом океане с наиболее значительными перерывами в осадконакоплении, а также с рядом других синхронизированных с перерывами явлений, имевших место как в глубоководных провинциях арктической акватории, так и на ее континентальном обрамлении, и отразившихся, помимо сейсмических, в других геофизических и геологических данных.

Контроль установленных причинно-следственных связей осуществлялся по результатам глубоководного бурения на хребте Ломоносова, по аномальному магнитному полю в Евразийском суббассейне, по геологическим данным на континентальном и островном обрамлении Арктического океана, а также по кривой глобальных суперциклов эвстатических колебаний относительного уровня моря по модели Вейла.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА.

В качестве геофизика-интерпретатора и супервайзера автор принимал участие в полевых сейсмических работах на арктическом шельфе морей Лаптевых (1985;1986 г. г.) и Баренцева (1991, 1993, 1995 г. г.), а также в высокоширотных арктических экспедициях ARK-1998, АРКТИКА-2000 и АРКТИКА-2005.

Автором выполнена цифровая обработка (средствами системы РгоМАХ 2D) представленных в диссертации сейсмических данных MOB по линиям дрейфов российских долговременных ледовых станций в Арктическом океане и кинематическое моделирование по арктическим региональным профилям глубинной сейсмометрии (ГСЗ).

Автор также выполнил сейсмостратиграфический анализ и палеотектоническую интерпретацию всех представленных в работе сейсмических разрезов.

Таким образом, личный вклад автора диссертационной работы состоял из участия в каждом шаге научного эксперимента — от получения полевых данных, их последующей обработки и интерпретации, до геологической трактовки результатов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Научная новизна работы состоит прежде всего в том, что основные выводы диссертации базируются в первую очередь на сейсмических данных, собранных в глубоководных провинциях арктической акватории (часть из них представлена впервые), в то время как все предшествовавшие тектонические реконструкции Арктического океана основывались исключительно на интерпретации геопотенциальных полей (прежде всего аномального магнитного поля) — привлечение сейсмических и геологических данных было ограничено информацией с континентального обрамления.

2. Среди наиболее ярких элементов поля отраженных волн на сейсмических разрезах впервые выделены (посредством сейсмостратиграфического анализа) региональные сейсмические маркеры осадочного чехла Арктического океана.

3. Региональные сейсмические маркеры осадочного чехла сопоставлены с материалами глубоководного бурения на хребте Ломоносова, с данными новейших исследований аномального магнитного поля в Евразийском суббассейне, а также с материалами геологических исследований на континентальном обрамлении арктической акватории.

4. Впервые по региональным сейсмическим маркерам осадочного чехла (с учетом результатов их согласования с геолого-геофизическими данными, указанными в п. З) реконструированы главные тектонические события истории Арктического океана (как основные элементы тектонической модели), произошедшие после раскола арктической Лавразии и определяющим образом повлиявшие на структуру осадков и морфологический облик акватории.

5. Предложено и аргументировано с позиций кайнозойского тектогенеза объяснение асимметрии Арктического океана относительно хребта Гаккеля, в том числе структурной и батиметрической асимметрии Евразийского суббассейна.

6. Сделана попытка согласовать тектоническую модель истории Арктического океана с данными по сейсмичности Арктико-Азиатского сейсмического пояса.

7. Впервые предложены и обоснованы вероятностные геодинамические связи главных тектонических событий в Провинции центрально-арктических поднятий с изменениями режима спрединга в Евразийском суббассейне и тектонической обстановки в горной системе Черского.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. Региональный перерыв в осадконакоплении в пределах Провинции центрально-арктических поднятий связан с олигоценовой реорганизацией океанообразования в рифтовой системе Северная Атлантика — Евразийский суббассейн и проникновением в Арктический океан океанического рифта Норвежско-Гренландского бассейнарегиональный перерыв идентифицируется с главным эрозионным событием в разрезе глубоководного бурения (на границе позднего палеогена и раннего неогена) и является репером кардинального изменения обстановки седиментации, а также свойств осадочных пород.

2. К концу палеогена на большей части Провинции центрально-арктических поднятий (включая котловину Макарова) доминировала мелководная обстановка осадконакопления при высокой продуктивности и низкой солености поверхностных вод.

3. По комплексу геолого-геофизических признаков погружение блоков Провинции центрально-арктических поднятий (включая котловину Макарова) до океанических глубин началось в конце раннего миоцена на фоне снижения продуктивности и похолодания поверхностных вод.

4. Анализ сейсмических данных позволяет установить наиболее вероятную причину асимметрии Евразийского суббассейна — в то время как котловина Нансена развивалась в соответствии с классической моделью спрединга на периферии Евразийской плиты, на океанообразование и осадочное заполнение котловины Амундсена наложились тектонические процессы и события, происходившие на протяжении кайнозоя в прилегающей Провинции центрально-арктических поднятий (в том числе неогеновое погружение одноименного мегаблока Северо-Американской плиты).

5. Наступивший приблизительно через 20−25 млн. лет после раскола арктической Лавразии региональный перерыв в седиментации Амеразийского палеобассейна завершился в конце позднего миоценаего завершение было инициировано проседанием Амеразийского палеобассейна вследствие накопления деформаций растяжения в одноименном литосферном мегаблоке Северо-Американской плитывероятными геодинамическими синхронами регионального перерыва являются затухание спрединга в Евразийском суббассейне и пенепленизация горной системы Черского.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ.

Арктический океан является для России регионом особых научных, геополитических, оборонных и экономических интересов. Максимально протяженные, по сравнению с соседними и противолежащими приарктическими государствами, границы Российского сектора Арктического океана до настоящего времени не имеют юридического статуса.

В 1997 г. Российская Федерация ратифицировала «Конвенцию ООН по морскому праву 1982 г.», а затем подготовила Представление (Заявку) по внешней границе континентального шельфа (ВГКШ) России в Арктическом океане (ВНИИОкеангеология — ведущая организация по данной проблеме). В 2001 г. российская Заявка была передана на рассмотрение Комиссии ООН по границам континентального шельфа.

В результате работы экспертов Комиссии был составлен целый ряд замечаний и рекомендаций относительно российской Заявки, невыполнение которых ставит под угрозу международное признание ВГКШ России в Арктике. Особое внимание экспертов было уделено анализу геолого-геофизических данных, на основе которых были получены сведения о региональных особенностях структуры и эволюции литосферы Арктического океана и, в конечном счете, разработана концепция российской Заявки, которая базируется на принадлежности частей крупнейших поднятий Амеразийского суббассейна (хребта Ломоносова и поднятия Менделеева) к компонентам континентальной окраины северо-восточной Евразии.

Эксперты ООН расценили российскую трактовку, как отражающую лишь одну из гипотез, которые к настоящему времени предложены для объяснения происхождения, природы и возраста Амеразийского суббассейна и основных поднятий его дна. По мнению экспертов, хребет Ломоносова может рассматриваться в качестве структурно изолированного от прилегающего шельфа микроконтинента, а система поднятий Альфа-Менделеева — как океаническое плато (например, Исландского типа), т. е. они могут интерпретироваться как геологические образования, на которые не распространяется юрисдикция прибрежных государств по положениям статей Конвенции ООН по морскому праву. При этом критика концепции России была основана, по большому счету, не на альтернативных экспериментальных данных, а прежде всего на том, что она не вписывается в популярную на западе ультрамобилистскую модель эволюции Амеразийского суббассейна.

Предложенная в диссертационной работе тектоническая модель Арктического океана поддерживает концепцию ВГКШ России в Арктике и, являясь непротиворечивой к существующим экспериментальным данным, может служить ее научным обоснованием.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Апробация работы, отдельных ее разделов и положений осуществлялась на ряде конференций и совещаний, в том числе международных.

Доклад «Сейсмический разрез между хребтами Гаккеля и Ломоносова в свете проблемы эволюции Евразийского суббассейна» был представлен на III-ей международной конференции по арктическим континентальным окраинам (ICAM III) в г. Селле (Германия), 1998; сообщение «Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла Амеразийского суббассейна» было сделано на международной геофизической конференции «300 лет горно-геологической службе России» в Санкт-Петербурге, 2000; сообщение о результатах глубинных сейсмических исследований в Амеразийском суббассейне было сделано на международном совещании по выбору пунктов глубоководного бурения в Арктическом океане (JEODI Workshop) в Копенгагене (Дания), 2003; доклад.

4 г.

Региональные особенности осадочного чехла Амеразийского суббассейна и возможности их палеотектонического истолкования" был представлен на международной конференции «Морфология и геологическая природа глубоководных акваторий и подводных понятий Арктического бассейна: спорные научные проблемы в контексте Статьи 76 Конвенции ООН по морскому праву» в Санкт-Петербурге, 2003; доклад «Палеотектоническая интерпретация сейсмических данных в глубоководной Арктике» был представлен на IV-ой международной конференции по арктическим континентальным окраинам (1СAM IV) в Галифаксе (Канада), 2003; сообщение о результатах геолого-геофизических исследований в зоне сочленения поднятия Менделеева с прилегающим шельфом было сделано на съезде Американского Геофизического Союза (AGU 2006 Fall Meeting) в Сан-Диего (США), 2006; доклад «Геолого-геофизическая модель земной коры в зоне сочленения поднятия Менделеева с шельфом морей Восточно-Сибирского и Чукотского» был представлен на 33-тьем международном геологическом конгрессе (33rd ЮС) в Осло (Норвегия), 2008.

Основные положения и выводы диссертации изложены в ряде рукописных научных отчетов и опубликованы в 30-ти научных трудах, в том числе в 3-х коллективных монографиях и в 7-ми реферируемых журналах из списка ВАК.

ВЫРАЖЕНИЕ БЛАГОДАРНОСТИ.

Диссертационная работа выполнена в отделе морской сейсморазведки ВНИИОкеангеология. Автор выражает глубокую благодарность докторам геол.-мин. наук Поселову В. А., Павленкину А. Д., Аветисову Г. П., а также члену-корреспонденту РАН, доктору геол.-мин. наук, профессору Погребицкому Ю. Е. за ценные советы, консультации, критический анализ, экспертную оценку и поддержку во время работы над диссертацией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Главной целью диссертационной работы была попытка реконструировать главные тектонические события истории Арктического океана по региональным сейсмическим маркерам осадочного чехла в его глубоководных провинциях, попытка установить и аргументировать причинно-следственные связи между ними, чтобы в итоге предложить тектоническую модель, в какой-то степени разрешающую проблему асимметрии Арктического океана относительно его дивергентной оси — проблему вертикальной разбалансировки континентальных плеч арктического океанического рифта.

Другими словами, посредством анализа сейсмических данных, собранных в глубоководных провинциях Арктического океана, была предпринята попытка ответить на вопрос — почему северо-американское плечо арктического океанического рифта, соответствующее Амеразийскому суббассейну (периферия Северо-Американской литосферной плиты), погружено в среднем на ~3 км относительно евразийского плеча, соответствующего Баренцево-Карскому шельфу (периферии Евразийской литосферной плиты)?

Обоснованность постановки данного вопроса была показана в ходе анализа карты сейсмичности изучаемого региона:

Карта эпицентров сильных землетрясений Арктико-Азиатского сейсмического пояса, устанавливая единую межплитную границу между Евразийской и Северо-Американской литосферными плитами от пролива Фрама до Охотского моря (растяжение в дивергентной зоне хребта Гаккелясмешанное поле тектонических напряжений на побережье моря Лаптевых и в бассейне реки Яныскольжение с левым сдвигом, вызванное северо-восточным сжатием, в пределах горной системы Черского), относит Амеразийский суббассейн к гигантской Северо-Американской плите в качестве ее периферийного мегаблока.

Сейсмическая пассивность зоны сочленения мегаблока Амеразийского суббассейна с частью Северо-Американской плиты, географически соответствующей северо-востоку Евразии, указывает на статичный характер данного сочленения в процессе раскрытия Евразийского суббассейна, т. е. в кайнозое. В то же время, фокусировка очагов сильных землетрясений вдоль всего протяжения противолежащей зоны Гренландской — Арктическо-Канадской пограничной сейсмичности — зоны сочленения как поднятий (Ломоносова, Альфа), так и котловин (Макарова, Канадская) Амеразийского суббассейна с периферией Северо-Американского континентасвидетельствует о том, что Амеразийский суббассейн испытывает подвижку как объединенная надпорядковая геоструктура или цельный литосферный мегаблок гигантской Северо-Американской плиты. Данное обстоятельство позволяет рассматривать внутриплитные тектонические процессы как доминирующие на протяжении кайнозоя в глубинной тектонике Амеразийского суббассейна.

В качестве основного инструментария диссертационных исследований применялась методика сейсмостратиграфического анализа записей отраженных волн, зарегистрированных на российских дрейфующих станциях «Северный Полюс» и в сезонных экспедициях «Север», а также в международных высокоширотных арктических экспедициях — методика анализа огромного массива сейсмической информации, собранного в базе сейсмических данных ВНИИОкеангеология по Арктическому бассейну.

Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла в одной из крупнейших глубоководных провинций Арктического океана — Провинции центрально-арктических поднятий — позволил выделить два принципиально важных региональных сейсмических маркера — региональное несогласие и идентичные в пределах положительных и отрицательных морфоструктур Провинции сейсмические фации.

Палеотектоническая интерпретация выделенных региональных сейсмических маркеров осадочного чехла проводилась в первую очередь с соблюдением событийного принципа, который предполагает причинно-следственную связь главных тектонических событий в Арктическом океане с наиболее значительными перерывами в осадконакоплении, а также с рядом других синхронизированных с перерывами явлений, имевших место как в глубоководных провинциях Арктического бассейна, так и на континентальном обрамлении арктической акватории и отразившихся, помимо сейсмических, в других геофизических, а также в геологических данных.

В результате интерпретации первого сейсмического маркера с привлечением данных по аномальному магнитному полю в Евразийском суббассейне и материалов глубоководного бурения на хребте Ломоносова было установлено, что региональный перерыв в седиментации в пределах Провинции центрально-арктических поднятий с большой степенью вероятности был связан с олигоценовой реорганизацией океанообразования в рифтовой системе Северная Атлантика — Евразийский суббассейн и проникновением рифта Норвежско-Гренландского бассейна в Арктический океан. Кроме того было установлено, что региональный перерыв идентифицируется с главным эрозионным событием (на рубеже позднего палеогена — раннего неогена) в разрезе глубоководного бурения и является репером кардинального изменения обстановки осадконакопления, а также свойств осадочных пород.

Интерпретация второго сейсмического маркера с привлечением данных глубоководного бурения, а также геологических материалов на континентальном окружении Арктического океана позволила констатировать, что к концу палеогена на большей части Провинции центрально-арктических поднятий (включая котловину Макарова) с большой вероятностью доминировала мелководная обстановка осадконакопления при высокой продуктивности и низкой солености поверхностных вод. и*.

По комплексу геолого-геофизических признаков удалось стратиграфически привязать старт процессов погружения блоков Провинции до океанических глубин — скорее всего они начались в конце раннего миоцена на фоне снижения продуктивности и похолодания поверхностных вод.

Анализ сейсмических данных, собранных в глубоководной части Канадской котловины, а также их сопоставление с сейсмическими материалами на прилегающем шельфе Аляски, позволил сделать вывод о том, что эти данные, совершенно не стыкуясь с ротационной моделью раскрытия котловины, в то же время не противоречат модели ее неогенового погружения.

Сейсмостратиграфическая интерпретация осадочного чехла в котловинах Евразийского суббассейна с привлечением данных по конфигурации линейных магнитных аномалий позволила установить вероятную причину его структурной и батиметрической асимметрии:

Были обнаружены свидетельства того, что, в то время как котловина Нансена развивалась в соответствии с классической моделью спрединга на периферии Евразийской плиты, на океанообразование и осадочное заполнение котловины Амундсена наложились тектонические процессы и события, происходившие на протяжении кайнозоя в прилегающей Провинции центрально-арктических поднятий (в том числе неогеновое погружение одноименного мегаблока Северо-Американской плиты).

Выполненная палеотектоническая интерпретация региональных сейсмических маркеров осадочного чехла позволила предложить вероятностную тектоническую модель.

В качестве ее основных элементов был выделен следующий ряд главных тектонических событий истории Арктического океана после раскола арктической Лавразии, а также соответствующие им геодинамические синхроны:

1. -57−53 млн. лет назад — раскол арктической Лавразии на Евразийскую и Северо-Американскую литосферные плиты и начало спрединга в рифтовой системе Евразийский суббассейн — Лабрадорское мореплечи арктического океанического рифта — крупнейшие арктические мегаблоки расколовшейся Лавразии — Баренцево-Карский и Амеразийский палеобассейныхарактеризуются близким гипсометрическим уровнем поверхности литосферы.

2. ~33 млн. лет назад — реорганизация океанообразования в рифтовой системе Северная Атлантика — Евразийский суббассейн и проникновение атлантического океанического рифта в Арктический океанпричленение Гренландии к Северо-Американской литосферной плите (закрытие Лабрадорского моря) — затухание спрединга в Евразийском суббассейне до сверхмедленногоначало регионального перерыва в осадконакоплении Амеразийского палеобассейна с эрозией его приподнятых блоков при доминировании мелководной обстановки и высокой продуктивности поверхностных водпенепленизация в горной системе Черского.

3. ~20 млн. лет назад — активизация спрединга в Евразийском суббассейне (в пределах морфологической зоны хребта Гаккеля) после периода его «застоя" — прекращение эрозии приподнятых блоков Амеразийского палеобассейна и начало процессов погружения палеобассейна до современных глубинкардинальное изменение обстановки осадконакопления в условиях снижения продуктивности и похолодания поверхностных водстарт процессов вертикальной разбалансировки континентальных плеч арктического океанического рифта по уровню поверхности литосферы относительно дивергентной оси, приведших в итоге к формированию Амеразийского суббассейна уже в качестве глубоководной провинцииактивизация горообразования, раздробившая региональный палеогеновый пенеплен в пределах горной системы Черского.

В качестве наиболее вероятной причины погружения Амеразийского палеобассейна предложен механизм проседания его блоков вследствие регионального растяжения:

Вследствие транспрессионного взаимодействия (на протяжении олигоцена — раннего миоцена) выступов Евразийской и Северо-Американской литосферных плит (западная часть Шпицбергена + плато Ермак и северная часть Гренландии соответственно) в процессе их сверхмедленного скольжения относительно друг друга и возникающего из-за этого торможения части Северо-Американской плиты к югу от зоны Гренландской — Арктическо-Канадской пограничной сейсмичности (состоящей из Гренландии, СевероАмериканского континента и Канадских арктических островов), в Амеразийском палеобассейне (в литосферном мегаблоке Северо-Американской плиты севернее зоны ГАКПС) в условиях левостороннего разворота СевероАмериканской плиты и с учетом постулата ее жесткости могла накапливаться энергия деформаций растяжения.

В качестве гипотезы было также сделано допущение, что растяжение литосферного мегаблока Амеразийского палеобассейна могло быть спровоцировано и более глобальным (чем предложенный) процессом, например, — циклом глобального расширения Земли.

Как следствие, в конце позднего миоцена (~20 млн. лет назад) накопившаяся энергия деформаций растяжения могла, достигнув критического уровня, начать реализовываться посредством тектонических сбросов, т. е. путем поблочного проседания Амеразийского палеобассейна. Под воздействием этих процессов могла произойти вертикальная разбалансировка континентальных плеч арктического океанического рифта относительно оси спрединга, что, в конечном итоге, привело к формированию Амеразийского суббассейна уже в качестве глубоководной провинции и придало морфологическому облику Арктического океана современный вид.

Предложенная тектоническая модель кайнозойской истории Арктического бассейна является непротиворечивой к существующим сейсмическим, геофизическим и геологическим данным, полученным непосредственно в его глубоководной части. Она согласуется с сейсмической конфигурацией осадочного чехла глубоководных провинций Арктического океана, с картой современной сейсмичности Арктико-Азиатского сейсмического пояса, с результатами новейших исследований аномального магнитного поля в Евразийском суббассейне, с материалами глубоководного бурения на хребте Ломоносова, а также с геологическими данными на континентальном окружении.

ПЕРСПЕКТИВЫ.

По мнению автора, представленная в работе тектоническая модель Арктического океана в сочетании с применением методологии сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла имеет перспективы в плане геологической интерпретации комплексов отложений в неизученных бурением глубоководных провинциях арктической акватории.

Наиболее эффективным направлением исследований представляется поиск сейсмостратиграфических маркеров в поле отраженных волн, их привязка к главным тектоническим событиям предложенной модели, реконструкция обстановки седиментации и последующая вероятностная оценка геологического возраста и седиментационных характеристик осадочных комплексов.

Возможности для проведения сейсмостратиграфической интерпретации предоставляет огромный объем сейсмической информации (накопленный в базе данных ВНИИОкеангеология по Арктическому бассейну) после обработки современными программными средствами типа ProMax 2D, которые позволяют трансформировать данные относительно примитивных систем дрейфовых наблюдений MOB в высококачественные временные сейсмические разрезы.

Не исключено, что полученные на основе вышеуказанной методологии дополнительные геологические характеристики осадочных комплексов позволят несколько сузить вероятностный коридор оценок углеводородного потенциала глубоководных провинций Арктического океана, перспективность которых до настоящего времени определялась только по мощности осадочного чехла (по ныне существующим прогнозам нефтегазоносность российского сектора высокоширотной Арктики оценивается с очень широким разбросомот 4.9 до 9.8 млрд. тонн условного топлива).

Исходя из предложенной в диссертационной работе тектонической модели Арктического океана, а именно из предполагаемых геодинамических.

1П синхронов главных тектонических событий его истории (синхронов на континентальном окружении океана), можно умозрительно наметить перспективные направления геологических исследований в материковой части Арктико-Азиатского сейсмического пояса.

На взгляд автора, представляется интересным в рамках возможных в будущем геологических экспедиций на северо-восток Якутии попытаться более целенаправленно провести поисковые геологические работы по обнаружению свидетельств этапности орогенеза в зоне Черского, а именно:

— следов складчатых и сдвиговых деформаций (вызванных северо-восточным сжатием со скольжением), маркированных верхнепалеоценовымиэоценовыми и средне-позднемиоценовыми породами в межгорных и предгорных впадинах горной системы Черского, т. е. маркированных породами с возрастом, соответствующим предполагаемым по тектонической модели этапам активизации горообразования в зоне Черского.

— свидетельств эрозии олигоценовых — раннемиоценовых пород, которые могли бы подтвердить предполагаемую пенепленизацию горной системы Черского в соответствующем стратиграфическом интервале.