ArticlePDF Available

Вержбицкий Е.В., Лобковский Л.И., Бяков А.Ф., Кононов М.В. Генезис хребтов Альфа-Менделеева и Ломоносова (Амеразийский бассейн) // Докл. РАН. 2012. Т. 444. № 4. С. 407-411.

Article

Вержбицкий Е.В., Лобковский Л.И., Бяков А.Ф., Кононов М.В. Генезис хребтов Альфа-Менделеева и Ломоносова (Амеразийский бассейн) // Докл. РАН. 2012. Т. 444. № 4. С. 407-411.

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 444, № 4, с. 407–411
407
Образование структур Амеразийского бассей
на тесно связано с процессом распада в поздне
юрское время континента Арктида [1, 2], в кото
рую входил ряд структур Гиперборейской плат
формы Шатского [3]. Амеразийский бассейн
(рис. 1) включает такие крупные структуры, как
хребты Альфа–Менделеева и Ломоносова, котло
вины Подводников и Макарова, Канадский бас
сейн, а также шельфовые моря – ВосточноСи
бирское, Чукотское, Бофорта, система поднятий
Чукотское, Нортвинд, Кэп и др.
Генезис структур Амеразийского бассейна во
многом связан с работой мезозойского Арктиче
ского суперплюма, характеризующегося внутри
плитным базальтоидным магматизмом (WPB),
который по магнитным, сейсмическим и грави
метрическим данным и по данным драгирования
выявлен на хребтах Альфа–Менделеева, Ломоно
сова, Нортвинд, в котловинах Подводников и
Макарова, а также на других структурах [4].
Хребты Альфа–Менделеева и Ломоносова яв
ляются естественным структурным ограничени
ем системы котловин Подводников–Макарова
(рис. 1). Существует разброс взглядов относи
тельно строения коры хребтов Альфа–Менделее
ва и Ломоносова – от утоненной континенталь
ной коры, тектонически переработанной конти
нентальной коры до океанической коры. Однако
последние исследования свидетельствуют о том,
что хребет Альфа–Менделеева характеризуется
тектонически преобразованной континенталь
ной корой, насыщенной базальтоидным магма
тизмом Арктического плюма. В центральном и
КанадскоГренландском сегментах хребта Ломо
носова верхняя часть континентальной коры
включает область с базитовым составом [4, 5].
Данные по скважине, пробуренной примерно в
центральной части этого хребта, свидетельствуют
об относительно стабильном положении этого
участка вблизи уровня океана с позднего мела до
раннего миоцена [6].
Для выяснения вопроса о генезисе хребтов
Альфа–Менделеева и Ломоносова необходимо
воспроизвести рельеф дна хребтов и морфологи
ческие особенности фундамента вдоль их прости
рания, а также рассчитать скорость термического
погружения фундамента различных частей хреб
тов. Методика подготовки данных и проведения
расчетов неоднократно использовалась авторами
для расшифровки термической эволюции как
спрединговых хребтов [7], так и хребтов, сформи
рованных под воздействием мантийных плюмов
[8]. На базе цифровых батиметрических данных
ЕТОРО5 были построены профили рельефа дна
вдоль простирания хребтов Альфа–Менделеева и
Ломоносова от Канадской до Сибирской конти
нентальных окраин (рис. 2а, б). На профилях для
построения рельефа фундамента были использо
ваны опубликованные результаты сейсмических
исследований и плотностного моделирования
структуры коры хребтов: результаты отечествен
ных работ по проектам “Трансарктика 8991”,
“Трансарктика92”, “Арктика2000”, “Арктика
2005”, “Арктика2007” и др. [4, 5, 9], зарубежных
исследований [10, 11], в том числе в море Лин
кольна по проекту LORITA, а также трехмерного
плотностного моделирования земной коры [12].
В результате для пяти точек гребня хребта Аль
фа–Менделеева и пяти точек гребня хребта Ло
моносова оценена мощность осадочной толщи
(табл. 1), залегающей на акустическом фундаменте,
образованном предположительно складчатыми
толщами мезозойского возраста [13]. После удале
ния осадочного чехла по известной методике [7] бы
ла введена поправка на изостатическое прогибание
фундамента коры под воздействием осадочной тол
щи. Профили фундамента без осадочной толщи и с
учетом изостатической компенсации вдоль прости
рания хребтов Альфа–Менделеева и Ломоносова
представлены на рис. 2а, б. Эти профили свиде
тельствуют о наличии в центральной части хреб
тов обширного сводового поднятия фундамента,
что может быть обусловлено в данном районе су
ществованием до позднего мела активного ман
тийного плюма. В пользу этого предположения
также говорит тот факт, что центры сводов обоих
ГЕОЛОГИЯ
ГЕНЕЗИС ХРЕБТОВ АЛЬФА–МЕНДЕЛЕЕВА И ЛОМОНОСОВА
(АМЕРАЗИЙСКИЙ БАССЕЙН)
© 2012 г. Е. В. Вержбицкий,
член$корреспондент РАН
Л. И. Лобковский,
А. Ф. Бяков, М. В. Кононов
Поступило 08.02.2012 г.
УДК 551.46
Институт океанологии им. П.П. Ширшова
Российской Академии наук, Москва
408
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 444 № 4 2012
ВЕРЖБИЦКИЙ и др.
хребтов находятся приблизительно на одной ши
роте и палеореконструкции положения хребтов
для позднего мела выявляет их как единое целое.
Выполненный авторами анализ геологогеофи
зических данных свидетельствует о том, что
внедрение Арктического плюма в район Барен
цевоКарского фрагмента континентальной
литосферы Арктиды произошло в меловое вре
мя, примерно 120–100 млн лет назад. Хребты
Альфа–Менделеева и Ломоносова образовались
в результате разделения данного фрагмента на
две части как следствие обширного растяжения
разогретой плюмом литосферы. Это также под
тверждается субпараллельным взаимоположе
нием хребтов.
Авторами сделана оценка коэффициентов, ха
рактеризующих скорости термического погруже
ния фундамента хребтов после окончания воз
действия плюма. Данные по скважине бурения [6]
свидетельствуют об относительно стабильном по
ложении хребтов Альфа–Менделеева и Ломоно
сова вблизи уровня океана с позднего мела до
60
°
50
°
30
°
0
°−
30
°−
50
°−
60
°
70
°
80
°
90
°
100
°
110
°
120
°
130
°
140
°
70
°
80
°
90
°
100
°
110
°
120
°
130
°
140
°
150
°−
160
°−
170
°−
180
°−
170
°−
160
°−
150
°
7
0
°
Певек
ВОСТОЧНО'СИБИРСКОЕ
МОРЕ
о. Врангеля
Новосибирские ова
ЧУКОТСКОЕ
МОРЕ
80
°
Котловина
Макарова
о. Гренландия
Канадский бассейн
Чукотское
поднятие
Котловина Нансена
Канадский архипелаг
Хребет Альфа
Хребет Менделеева
Хребет Ломоносова
Котловина Амундсена
Поднятие
Кэп
Поднятие Нортвинд
Хребет Гаккеля
85
°
75
°
МОРЕ БОФОРТА
Рис. 1.
Карта основных структур Амеразийского бассейна. Двойные стрелки указывают на аптальбское субширотное
растяжение Евразиатской окраины, по [15]. Штриховая линия ограничивает центральный блок континента Арктида,
фрагментированный процессами рифтогенеза и диффузного спрединга на провинцию бассейнов и хребтов, по [2]
(хребет Гаккеля, котловины Амундсена и Нансена – Евразийский бассейн).
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 444 № 4 2012
ГЕНЕЗИС ХРЕБТОВ АЛЬФА–МЕНДЕЛЕЕВА И ЛОМОНОСОВА 409
раннего миоцена и с последующим их интенсив
ным погружением за последние 25 млн лет.
Согласно модели остывания литосферной
плиты коэффициент скорости ее термического
погружения оценивается из соотношения [14]
.
(1)
В нашем случае
t
= 25 млн лет,
Н
25
= 0 км – глу
бина фундамента относительно уровня моря 25 млн
=25
HH
K
t
лет назад,
Н
– глубина фундамента относительно
уровня моря в настоящее время.
Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Профили на рис. 2 а, б подобны субширотному
батиметрическому разрезу через Гренландско
Исландский порог, о. Исландия, ИсландскоФа
рерский порог (Атлантический океан), которые
образовались при воздействии Исландского плю
ма [8]. Начало образования литосферы этих порогов
1
0
1
2
3
4
5
60 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 км
1
23
4
5
Уровень моря
Хребет МенделееваХребет Альфа
(а)
Высота/глубина, км
1
0
1
2
3
4
5
60 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 км
1234 5
Уровень моря
Хребет Ломоносова
(б)
ЗВ
ЗВ
Рельеф дна
Современный рельеф фундамента
Рельеф фундамента 25 млн лет назад
Современное положение фундамента по геофизическим данным (
а
)
и по расчетам 25 млн лет назад (
б
)
1.5
600 км
2
1
Уровень моря
(в)
ЗВ
Рельеф фундамента
1.0
0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
400
200 0 200 400 600
1
2
Кривая аппроксимации рельефа фундамента до 25 млн лет
Кривая аппроксимации рельефа фундамента до 50 млн лет
H1.134 0.332 t=
H1.142 0.329 t= H0.447 0.321 t=
H0.964 0.376 t=
Гренландско
Исландский порог
ИсландскоФарерский порог
Остров
Исландия
50
40
30
20
10 0 10 20 30 40 50
Возраст фундамента, млн лет
Рис. 2.
Рельеф дна и аппроксимация рельефа фундамента для хребтов Альфа–Менделеева (а) и Ломоносова (б), Грен
ландскоИсландского и ИсландскоФарерского порогов (в) вдоль их простирания.
б
а
410
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 444 № 4 2012
ВЕРЖБИЦКИЙ и др.
относится к периоду рифтогенного раскола в позд
нем палеоцене Гренландской и Евразийской плит и
началу спрединга в Северной Атлантике. Пороги
образовались также в условиях действия плюма
(при очень медленном спрединге (
1 см/год)).
В процессе раскрытия Атлантического океана
(примерно в течение 50–23 млн лет) в районе Ис
ландии смешанное вещество Исландского плюма
и астеносферы заполнило субширотный разлом,
простирающийся от о. Гренландия до Фарерских
овов, сформировав структуру ГенландскоИс
ландского и ИсландскоФарерского порогов.
Следует также отметить, что кора этих порогов и
хребтов Альфа–Менделеева и Ломоносова близка
по составу и включает гранитный и базитовый слои,
ниже которых залегают комплексы с переходными
коромантийными параметрами.
Поэтому логично сравнить результаты расче
тов, выполненных выше, для хребтов Альфа–
Менделеева и Ломоносова с моделью термическо
го погружения ГенландскоИсландского и Ис
ландскоФарерского порогов, которые образова
лись плюмтектоническими процессами в Атлан
тическом океане. Для ГренландскоИсландского и
ИсландскоФарерского порогов также были вы
полнены расчеты коэффициента скорости терми
ческого погружения фундамента за последние 25
и 50 млн лет. Результаты расчетов показаны на
рис. 2в и приведены в табл. 1.
Результаты расчетов показывают, что коэффи
циенты
K
, характеризующие скорость термиче
ского погружения фундамента в центральных ча
стях хребтов Альфа–Менделеева и Ломоносова
(точки 3), близки аналогичным параметрам, рас
считанным для ГренландскоИсландского и Ис
ландскоФарерского порогов. Это не противоречит
гипотезе, согласно которой в постмиоценовое вре
мя хребты Альфа–Менделеева и Ломоносова испы
тывают устойчивое погружение [6], обусловленное
термическим остыванием плюма. Что касается
участков хребтов вблизи континентальных окра
ин материков (точки 1 и 5), где коэффициент
K
в
2–3 раза выше, следует иметь в виду, что расчеты
коэффициентов скорости термического погруже
ния сделаны из предположения, что 25 млн лет
назад хребты на всем протяжении находились
Табл и ца 1 .
Результаты расчетов коэффициента скорости термического погружения фундамента (
К
) для хребтов
Альфа–Менделеева и Ломоносова, ГренландскоИсландского и ИсландскоФарерского порогов
Точ к а Координаты Столб воды,
км Мощность
осадков, км
H
, км
H
25
, км
K
,
км/млн лет
1/2
с.ш. долгота
12345678
Хребет Альфа–Менделеева
182
°
15
94
°
0
з.д. 0.3 12.5 5.4 3.8 1.08
285
°
45
130
°
30
з.д. 2.0 1.5 2.9 1.3 0.58
384
°
25
157
°
50
з.д. 1.5 0.5 1.85 0 0.37
481
°
45
177
°
10
з.д. 2.0 1.0 2.6 1.0 0.52
575
°
15
179
°
05
з.д. 0.3 12.0 5.2 3.6 1.04
Хребет Ломоносова
183
°
40
72
°
20
з.д. 0.2 12.0 5.1 3.5 1.02
288
°
30
146
°
30
в.д. 1.5 1.3 2.3 0.7 0.46
387
°
0
139
°
0
в.д. 1.2 0.3 1.4 0 0.28
484
°
45
143
°
30
в.д. 2.0 0.5 2.35 0.7 0.47
578
°
40
136
°
30
в.д. 0.3 7.0 3.1 1.5 0.62
ГренландскоИсландский порог
165
°
30
24
°
00
з.д. 0.0 0.4 1.17* 0.33
266
°
25
30
°
20
з.д. 0.4 0.6 1.71* 0.33*
ИсландскоФарерский порог
164
°
15
11
°
45
з.д. 0.4 0.5 1.35* 0.37
262
°
50
7
°
50
з.д. 0.6 0.4 1.78* 0.32*
Примечание.
H
– глубина фундамента относительно уровня океана в настоящее время;
H
25
– глубина фундамента относи
тельно уровня океана 25 млн лет назад;
K
– коэффициент скорости термического погружения фундамента за последние
25 млн лет; * – для ГренландскоИсландского и ИсландскоФарерского порогов глубина фундамента (столбец 6) принимались
в расчет соответственно от западной и восточной окраин Исландского плато. Для точек 2 расчет
К
(столбец 8) выполнен для
коры возрастом до 50 млн лет.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 444 № 4 2012
ГЕНЕЗИС ХРЕБТОВ АЛЬФА–МЕНДЕЛЕЕВА И ЛОМОНОСОВА 411
вблизи уровня океана (см. формулу (1)). На самом
деле, такое предположение может быть сделано
только для участков вблизи центральной части
хребтов [6]. Для периферийных участков глубина
фундамента до начала погружения в раннем мио
цене, вероятно, была значительно ниже, чем для
центральных участков. Это может быть обуслов
лено удаленностью участков от головки мантий
ного плюма.
Для подтверждения этого предположения бы
ла оценена глубина фундамента в разных частях
хребтов 25 млн лет назад. Оценка выполнена на
основе допущения, что коэффициент скорости
термического погружения за этот период времени
на всем протяжении хребтов был приблизительно
одинаковым и равнялся среднему значению меж
ду точками 3 в центральной части обоих хребтов
K
= 0.325 км/млн лет
1/2
. В табл. 1 (столбец 7) при
ведены результаты расчета (см. формулу (1)). Ре
зультаты расчета показывают, что глубина фунда
мента до начала погружения в раннем миоцене
возрастала, как и в настоящее время, по мере уда
ления от центральных частей хребтов.
Таким образом, выполненный выше анализ
позволяет сделать вывод о термической природе
погружения хребтов Альфа–Менделеева и Ломо
носова начиная с раннего миоцена и о существен
ном влиянии Арктического плюма на генезис
этих хребтов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Зоненшайн Л.П., Натапов Л.М.
В кн.: Актуальные
проблемы тектоники. Тр. ГИН АН СССР, 1987.
В. 425. С. 31–57.
2.
Лобковский Л.И., Гарагаш И.А., Кононов М.В. и др
.
В сб. Геология и геоэкология континентальных
окраин Евразиатских окраин. М.: ГЕОС, 2000. В. 2.
С. 840.
3.
Шатский Н.С.
В кн.: Геология и полезные ископа
емые севера СССР. Т. 1. Геология. Л: Издво Главсе
вморпути, 1935. С. 149–168.
4.
Филатова Н.И, Хаин В.Е.
// Геотектоника. 2009.
№ 6. С. 24–51.
5.
Шипилов Э.В.
// Геотектоника. 2008. № 2. С. 32–54.
6.
Артюшков Е.В., Посёлов В.А.
// ДАН. 2010. Т. 431.
№ 5. С. 680–684.
7.
Бяков А.Ф., Казьмин В.Г.
// Океанология. 2002.
Т.42. № 3. С.434–441.
8.
Вержбицкий Е.В., Кононов М.В., Бяков А.Ф. и др.
//
Океанология. 2009. Т. 49. №. 2. С. 248–261.
9.
Посёлов В.А., Каминский В.Д., Верба В.В. и др.
Вкн.:
60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океа
не.СПб.: ВНИИОкеангеология, 2008. 651 с.
10.
Langinen A.E., Lebedeva'Ivanova N.N., Gee D.G.,
et al.
// Tectonophysics. 2009. V. 472. P. 309322.
11.
Bruvoll V., Kristoffersen Y., Coakley B.J., Hopper J.R.
//
J. Geophys. Res. 2010. V. 31. P. 149–171.
12.
Пискарев А.Л.
Петрофизические модели земной
коры Северного Ледовитого океана. СПб.: НИИ
ГАВНИИОкеангеология, 2004. 134 с.
13.
Пискарев А.Л., Савин В.А.
// Каротажник. 2010. В. 9
(198). С. 41–54.
14.
Parson B., Sclater J.C.
// J. Geophys. Res. 1977. V. 82.
№ 5. P. 319–331.
15
. Miller E.L., Verzhbitsky V.E.
// Stephan Mueller Spec.
Publ. Ser. 2009. V. 8. P. 1–19.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Петрофизические модели земной коры Северного Ледовитого океана. СПб.: НИИ ГА ВНИИОкеангеология
  • А Л Пискарев
Пискарев А.Л. Петрофизические модели земной коры Северного Ледовитого океана. СПб.: НИИ ГА ВНИИОкеангеология, 2004. 134 с.
  • B Parson
  • J C Sclater
Parson B., Sclater J.C. // J. Geophys. Res. 1977. V. 82. № 5. P. 319-331.
Кононов М.В. и др. В сб. Геология и геоэкология континентальных окраин Евразиатских окраин
  • Л И Лобковский
  • И А Гарагаш
Лобковский Л.И., Гарагаш И.А., Кононов М.В. и др. В сб. Геология и геоэкология континентальных окраин Евразиатских окраин. М.: ГЕОС, 2000. В. 2. С. 8 40.
  • V Bruvoll
  • Y Kristoffersen
  • B J Coakley
  • J R Hopper
Bruvoll V., Kristoffersen Y., Coakley B.J., Hopper J.R. // J. Geophys. Res. 2010. V. 31. P. 149-171.