Строение хребта Гаккеля в свете новейших геолого-геофизических данных

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В 2011‒2020 гг. в Евразийском бассейне Северного Ледовитого океана выполнен значительный объем сейсмических работ, позволивших изучить на ряде профилей строение зон сочленения хребта Гаккеля с котловинами Нансена и Амундсена. В 2019‒2020 гг. выполнено 15 пересечений хребта Гаккеля и его рифтовой долины с использованием профилографа и с проведением на ряде профилей сейсмоакустического профилирования. Новые данные о рельефе фундамента, а также использование актуализированных во ВНИИОкеангеология баз данных батиметрии, гравитационных и магнитных аномалий, позволили выполнить расчеты намагниченности пород хребта Гаккеля по ряду пересекающих хребет профилей, а в области юго-восточного замыкания хребта ‒ модельные расчеты строения земной коры с использованием комплекса геолого-геофизических данных. Хребет Гаккеля – структура, начало образования которой относится к интервалу времени начало олигоцена (34 млн лет) – начало миоцена (23 млн лет), в процессе коренной перестройки кинематики спрединга в уже существовавших океанических бассейнах в районах Северной Атлантики и Арктики. Значения рассчитанной намагниченности магнитоактивного слоя земной коры показывают, что этот слой частично сложен океаническими базальтами, но преимущественно ‒ породами глубинного происхождения, габбро и перидотитами, выведенными на поверхность в процессе сопутствующего спредингу скольжения по детачменту. Прилаптевоморское продолжение рифтовой долины хребта Гаккеля, к югу от кальдеры, проходит над многокилометровой толщей осадков, в основании которой залегают осадочные породы мелового, и, возможно, позднеюрского возраста.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Л. Пискарев

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология); Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: apiskarev@gmail.com

Институт наук о Земле

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

В. Д. Каминский

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Киреев

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

В. А. Поселов

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

В. А. Савин

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология); Санкт-Петербургский государственный университет

Email: apiskarev@gmail.com

Институт наук о Земле

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

О. Е. Смирнов

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Д. В. Безумов

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Е. А. Дергилева

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Г. И. Ованесян

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Н. С. Овсянникова

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология); Санкт-Петербургский государственный университет

Email: apiskarev@gmail.com

Институт наук о Земле

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Д. В. Элькина

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана им. акад. И.С. Грамберга (ВНИИОкеангеология)

Email: apiskarev@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Арктический бассейн (геология и морфология). – Под ред. В.Д. Каминского – СПб: ВНИИОкеангеология, 2017. 291 с.
  2. Гордин В.М., Назарова Е.А., Попов К.В. Обобщенная петромагнитная модель океанской литосферы // Океанология, 1993. Т. 33. № 1. С. 139‒143.
  3. Дараган-Сущова Л.А., Петров О.В., Дараган-Сущов Ю.И., Леонтьев Д.И., Савельев И.Н. История формирования Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана по сейсмическим данным // Региональная геология и металлогения. 2020. № 84. С. 25‒44.
  4. Дубинин Е.П., Ушаков С.А. Океанический рифтогенез. – М.: ГЕОС, 2001, 293 с.
  5. Карасик А.М. Основные особенности истории развития и структуры дна Арктического бассейна по аэромагнитным данным – В сб.: Морская геология, седиментология, осадочная петрография и геология океана. – Под ред. И.М. Варенцова – Л.: Недра, 1980. С. 178‒193.
  6. Кириллова-Покровская Т.А. Разработка актуализированной геологической модели моря Лаптевых и сопредельных глубоководных зон для уточненной оценки его углеводородного потенциала // Разведка и охрана недр. 2017. № 10. С. 30‒38.
  7. Кременецкий А.А., Пилицын А.Г., Веремеева Л.И., Морозов А.Ф., Петров О.В., Петров Е.И. Эволюция фундамента, рифтогенез и нефтегазоносность Циркумполярной Арктики // Региональная геология и металлогения. 2020. № 83. С. 14–32.
  8. Лобковский Л.И., Кононов М.В., Шипилов Э.В. Геодинамические причины возникновения и прекращения кайнозойских сдвиговых деформаций в Хатанга-Ломоносовской разломной зоне (Арктика) // ДАН. Науки о Земле. 2020. Т. 492. № 1. С. 82–87.
  9. Печерский Д.М., Тихонов Л.В. Петромагнитные особенности базальтов Атлантического и Тихого океанов // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1983. № 4. С. 79‒90.
  10. Пискарев А.Л. Глубинная морская геофизика (развитие методов истолкования). – Л.: Недра, 1991. 188 с.
  11. Пискарев А.Л. Петрофизические модели земной коры Северного Ледовитого океана. – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2004. 134 c. (Тр. НИИГА‒ВНИИОкеангеология. Т. 203).
  12. Пискарев А.Л., Аветисов Г.П., Киреев А.А., Казанин Г.С., Поселов В.А., Савин В.А., Смирнов О.Е., Элькина Д.В. Строение зоны перехода шельф моря Лаптевых‒ Евразийский бассейн, Северный Ледовитый океан // Геотектоника. 2018. № 6. С. 3‒24.
  13. Пискарев А.Л., Астафурова Е.Г., Беляев И.В., Жемчужников Е.Г., Подгорных Л.В. Долговременные вариации намагниченности и плотности океанической земной коры // ДАН. 1998. Т. 360. № 2. С. 257‒262.
  14. Природа магнитных аномалий и строение океанической коры. – Под ред. А.М. Городницкого – М.: ВНИРО, 1996. 282 с.
  15. Рекант П.В., Гусев Е.А. Структура и история формирования осадочного чехла рифтовой зоны хребта Гаккеля (Северный Ледовитый океан) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 9. С. 1634‒1640.
  16. Соколов С.Ю. Тектоника и геодинамика Экваториального сегмента Атлантики. – Дис. … д.г.-м.н. ‒ М.: ГИН РАН, 2018. 50 с.
  17. Barton P.J. The relationship between seismic velocity and density in the continental crust ‒ a useful constraint? // Geophys. J. Royal Astron. Soc. 1986. Vol. 87. Is.1. P. 195‒208.
  18. Blackman D.K., Canales J.P, Harding A. Geophysical signatures of oceanic core complexes // Geophys. J. Int. 2009. Vol. 178. Is. 2. P. 593–613.
  19. Bleil U., Peterson N. Variations in magnetization intensity and law-temperature titanomagnetite oxidation of ocean floor basalts // Nature. 1983. Vol. 301. P. 384‒388.
  20. Bonatti E. Serpentinite protrusions in the oceanic crust // Earth Planet. Sci. Lett. 1976. Vol. 32. Is. 2. P. 107‒113.
  21. Cannat M., Sauter D., Escartín J., Lavier L., Picazo S. Oceanic corrugated surfaces and the strength of the axial lithosphere at slow spreading ridges // Earth Planet. Sci. Lett. 2009. Vol. 288. P. 174–183.
  22. Cochran J.R. Seamount volcanism along the Gakkel Ridge, Arctic Ocean // Geophys. J. 2008. Vol. 174. P. 1153–1173.
  23. Faust L.Y. Seismic velocity as a function of depth and geologic time // Geophysics. 1951. Vol. 16. P. 192‒206.
  24. Gaina C., Nikishin A.M., Petrov E.I. Ultraslow spreading, ridge relocation and compressional events in the East Arctic region: a link to the Eurekan orogeny? // Arktos. Vol. 16. No. 1. 2015. https://doi.org/10.1007/s41063-015-0006-8
  25. Gardner G.H.F., Gardner L.W., Gregory A.R. Formation velocity and density – the diagnostic basics for stratigraphic traps // Geophysics. 1974. Vol. 39. P. 770–780.
  26. Geologic structures of the Arctic Basin. – Ed. by A. Piskarev, V. Poselov, V. Kaminsky. – Springer Nature. 2019. 375 p.
  27. Gernigon L., Franke D., Geoffroy L., Schiffer C., Foulger G.R., Stoker M. Crustal fragmentation, magmatism, and the diachronous opening of the Norwegian-Greenland Sea // Earth-Sci. Rev. 2020. Vol. 206. P. 1‒37.
  28. Glebovsky V.Y., Kaminsky V.D., Minakov A.N., Merkur’ev S.A., Childers V.A., Brozena J.M. Formation of the Eurasia Basin in the Arctic Ocean as inferred from geohistorical analysis of the anomalous magnetic field // Geotectonics. 2006. Vol. 4. P. 21‒42. https://doi.org/10.1134/S0016852106040029
  29. Jokat W., Micksch U. Sedimentary structure of the Nansen and Amundsen basins, Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. P. 1‒4.
  30. Jokat W., Lehmann P., Damaske D. et al. Magnetic signature of North-East Greenland, the Morris Jesup Rise, the Yermak Plateau, the central Fram Strait: Constraints for the rift/drift history between Greenland and Svalbard since the Eocene // Tectonophysics. 2015. Vol. 691. P. 98‒109.
  31. Jokat W., Schmidt-Aursch M.C. Geophysical characteristics of the ultraslow spreading Gakkel Ridge, Arctic Ocean // Geophys. J. 2007. Vol. 168. P. 983–998.
  32. Kos’ko M.K., Trufanov G.V. Middle Cretaceous to Eopleistocene sequences on the New Siberian islands: an approach to interpret offshore seismic // Marin. Petrol. Geol. 2002. Vol. 19. P. 901–919.
  33. Lutz R., Franke D., Berglar K., Heyde I., Schreckenberger B., Klitzke P., Geissler W. H. Evidence for mantle exhumation since the early evolution of the slowspreading Gakkel Ridge, Arctic Ocean // J. Geodynam. 2018. Vol. 118. P. 154‒165.
  34. McLeod C.J., Searle R.C., Murton B.J, Casey J.F., Mallows C., Unsworth S.C., Achenbach K.L., Harris M. Life cycle of oceanic core complexes // Earth Planet. Sci. Lett. 2009. Vol. 287. P. 333–344.
  35. Mosher D.C., Shimeld J.W., Hutchinson D., et al. Canada Basin revealed. ‒ In: Arctic Technology Conference Paper. ‒ (Houston. USA. 2012).
  36. Moran. K., Blackman J. Brinkhuis H., et al. The Cenozoic palaeoenvironment of the Arctic Ocean // Nature. 2006. Vol. 441. P. 601‒606.
  37. Nikishin A.M., Petrov E.I., Malyshev N.A., Ershova V.P. Rift systems of the Russian Eastern Arctic Shelf and Arctic deep water basins: Link between geological history and geodynamics // Geodynam. Tectonophys. 2017. Vol. 8. Iss. 1. P. 11–43.
  38. Okino K., Matsuda K., Christie D.M., Nogi Y., Koizumi K. Development of oceanic detachment and asymmetric spreading at the Australian‒Antarctic Discordance // Geochem., Geophys., Geosyst. 2004. Vol. 5. No. 12. P. 1‒22.
  39. Piskarev A., Elkina D. Giant caldera in the Arctic Ocean: Evidence of the catastrophic eruptive event // Nature Sci. 2017. Vol. 7. P. 1‒8.
  40. Poirier A., Hillaire-Marcel C. Improved Os-isotope stratigraphy of the Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2011. Vol. 38. L14607. 10.1029/2011GL047953' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2011GL047953. 2011
  41. Reston T. J., Ranero C. R. The 3D geometry of detachment faulting at mid-ocean ridges // Geochem., Geophys., Geosyst. 2011. Vol. 12. No. 7. P. 1‒19.
  42. Richter M., Nebel O., Maas R., Mather B., Nebel-Jacobsen Y., Capitanio F.A., Dick H.J.B., Cawood P.A. An Early Cretaceous subduction-modified mantle underneath the ultraslow spreading Gakkel Ridge, Arctic Ocean // Sci. Advances. 2020. Vol. 6. Is. 44. P. 1‒29.
  43. Snow J.E., Edmonds H.N. Ultraslow-spreading ridges. Rapid paradigm changes // Oceanography. 2007. Vol. 20. No. 1. P. 90–101.
  44. Sohn R.A., Willis C., Humphris S. et al. Explosive volcanism on the ultraslow-spreading Gakkel Ridge, Arctic Ocean // Nature. 2008. Vol. 453. P. 1236–1238.
  45. Taylor P.T., Kovacs L.C., Vogt P.R., Johnson G.L. Detailed aeromagnetic investigation of the Arctic Basin // J. Geophys. Res. 1981. Vol. 86. P. 6323‒6333.
  46. Thiede J. Polarstern Arctis XVII/2 Cruise Report: Amore 2001 (Arctic Mid-Ocean Ridge Expedition) – (Bremerhaven, Alfred Wegener Institute. 2002. Vol. 421), pp. 297.
  47. Tremblay A., Meshi A., Bédard J.H. Oceanic core complexes and ancient oceanic lithosphere: Insights from Iapetan and Tethyan ophiolites (Canada and Albania) // Tectonophysics. 2009. Vol. 473. Is. 1. P. 36‒52.
  48. Xu M., Canales J.P., Tucholke B.E., DuBois D.L. Heterogeneous seismic velocity structure of the upper lithosphere at Kane oceanic core complex, Mid-Atlantic Ridge // Geochem., Geophys., Geosyst. 2009. Vol. 10. No. 10. P. 1‒34. 10.1029/2009GC002586' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2009GC002586
  49. Zakharov V.A., Kim B.I., Rogov M.A. Probable Distribution of Upper Jurassic and Lower Cretaceous Deposits on the Laptev Sea Shelf and Their Petroleum Resource Potential // Stratigraphy and Geological Correlation. 2013. Vol. 21. No. 5. P. 496–514. https://doi.org/10.1134/S0869593813050067

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Батиметрическая карта Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана. Показано: рифтовая долина хребта Гаккеля, маркирующая сейсмоактивную зону границы плит (короткий пунктир); границы хребта Гаккеля (длинный пунктир), выраженные как в рельефе морского дна, так и в рельефе кристаллического фундамента; положение профилей 2014-07, 2020_13, 2020_15, 2019_17, 20L21, 20L22 и 2015_1В (линии красным).

Скачать (457KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Карта магнитных аномалий Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана. Показано (линии малиновым) положение профилей 2020_15 и 2019_17.

Скачать (701KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Карта гравитационных аномалий в свободном воздухе Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана.

Скачать (590KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сейсмический разрез МОВ-ОГТ, пересекающий хребет Гаккеля по профилю 2014-07. Обозначено положение границ фундамента (B), эоценового (EoU) и раннемиоценового (RU) несогласий [1]. Положение разреза ‒ см. рис. 1.

Скачать (413KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Карта-схема уклонов морского дна Евразийского бассейна.

Скачать (803KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Результаты пересечения с профилографом хребта Гаккеля в западной его части по профилям 2020_15 и 2020_13. Положение профилей ‒ см. рис. 1.

Скачать (272KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Результаты пересечения с профилографом хребта Гаккеля в центральной его части по профилям 2019_13 и 2019_17. Положение профилей ‒ см. рис. 1.

Скачать (434KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Расчет намагниченности (А/м) магнитоактивного слоя вдоль профиля 2020_15 в западной части хребта Гаккеля. Показано: наблюденные значения (точки черным); расчетные значения намагниченности (точки красным); корреляция экстремумов рельефа и магнитных аномалий в зоне обратной намагниченности (тонкие бисерные линии). Даны средние значения (арабские цифры красным в скобках) намагниченности базальтов слоя 2А океанической земной коры для аномалий (по [9, 13, 19, 28]): 1 (0‒780 тыс. лет)–7.6 А/м; 2А (3.5 млн лет)–4.9 А/м; 5 (11 млн лет)–2.7 А/м; 6 (20 млн лет) 2.6 А/м. Положение профиля ‒ см. рис. 1, см. рис. 2.

Скачать (355KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Расчет намагниченности (А/м) магнитоактивного слоя вдоль профиля 2019_17 в центральной части хребта Гаккеля. Положение профиля ‒ см. рис. 1, см. рис. 2.

Скачать (180KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Мощность консолидированной земной коры в области замыкания хребта Гаккеля и рифтовой долины на шельфе моря Лаптевых. Обозначено: I – платформенная область на докембрийском кристаллическом фундаменте; II ‒ Таймырско-Североземельская позднепротерозойская складчатая область; II ‒ область киммерийской переработки докембрийского фундамента; IV – Верхоянская складчатая область; V – растянутая континентальная кора и ареалы мезозойской океанической земной коры; VI – океаническая земная кора. 1 ‒ сдвиговая зона на границе разнотипных блоков земной коры; 2 ‒ границы разнотипных блоков земной коры; 3 ‒ сейсмоактивная зона современного рифтогенеза; 4 ‒ границы ареалов юрско‒мелового осадконакопления

Скачать (839KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Фрагмент профиля 20L21 ‒ пересечение контакта (зоны сдвига) блоков земной коры разного типа в котловине Нансена. Показано предполагаемое положение границ фундамента (B), эоценового (EoU) и раннемиоценового (RU) несогласий.

Скачать (856KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Фрагмент профиля 20L22 ‒ пересечение контакта (зоны сдвига) блоков земной коры разного типа в котловине Нансена, вблизи рифтовой зоны на продолжении хребта Гаккеля. Показано предполагаемое положение границ фундамента (B), эоценового (EoU) и раннемиоценового (RU) несогласий.

Скачать (730KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Рифтовая долина хребта Гаккеля при пересечении профилем 2015_1В в юго-восточной части Евразийского бассейна и фрагмент разреза осадочной толщи под рифтовой долиной. Показано: акустический фундамент (линия черным); предполагаемая подошва отложений кайнозоя (линия зеленым), (по [1, 26]). На увеличенном фрагменте (внизу) показаны многочисленные сбросы, образующие грабенообразную структуру рифтовой долины.

Скачать (948KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Скоростная модель осадочной толщи по данным МОВ-МПВ вдоль профиля 2015-03. Возраст осадочных толщ по скоростям продольных волн в колонках МПВ 1-6 определен на основе зависимости, (по [23]).

Скачать (724KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».