Тектонические нарушения осадочного чехла котловины Нансена: причины и следствия

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Установлено, что разломы в осадочном чехле котловины Нансена и аномалии сейсмической записи типа “плоское пятно”, связанные со скоплением метана, группируются в три пространственные комбинации: 1 – синхронизированные разломы и пятна, 2 – пятна без разломов, 3 – разломы без пятен. Они распространены преимущественно между линейными магнитными аномалиями С20 и С12 над отрицательными вариациями плотности литосферы с глубинами до ~25‒30 км и латеральной периодичностью ~50 км. Генезис комбинации 1 сводится к серпентинизации пород верхней мантии в присутствии воды, проникшей в глубину по сформированным ранее тектоническим нарушениям, увеличению объема пород и локальному подъему кристаллических блоков, приводящему к образованию разломов взбросовой кинематики, охватывающих весь осадочный чехол от акустического фундамента до поверхности дна. Комбинация 2 состоит в преобладании “плоских пятен” также флюидного генезиса при отсутствии разломов, которые при редкой сети наблюдений могут быть пропущены и не попадать в плоскость разрезов. Комбинация 3 состоит в наличии разломов без “плоских пятен” с шагом ~10 км над выступами акустического фундамента. В аномалиях Буге эта комбинация проявлена над депрессией ~80 км с перепадом значений ~25 мГал, сопоставимым с перепадом под осью хребта Гаккеля. Это связано не с линейной структурой хребта, а, возможно, с одиночным верхнемантийным плюмом. Из этого следует механизм образования разломов над ним, связанный не с серпентинизацией, а с подъемом вещества плюма к поверхности. Физическое моделирование структурообразования при замедлении скорости спрединга, которое имело место в интервале С20‒С12, показало, что амплитуда перепадов рельефа фундамента при этом возрастает. Сопоставление с реальным акустическим фундаментом показывает сходство его рельефа в соответствующих временных интервалах торможения спрединга с областями изменения рельефа в физической модели. Увеличение амплитуд выступов фундамента, скорее всего, связано с образованием разломов, обеспечивающих циркуляцию воды, необходимой для серпентинизации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Ю. Соколов

Геологический институт Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sysokolov@yandex.ru
Россия, Москва

Г. Д. Агранов

Геологический институт Российской Академии наук; Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова

Email: sysokolov@yandex.ru

Музей землеведения

Россия, Москва; Москва

В. А. Куликов

Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова

Email: sysokolov@yandex.ru

Геологический факультет

Россия, Москва

А. В. Зайончек

Геологический институт Российской Академии наук

Email: sysokolov@yandex.ru
Россия, Москва

А. Л. Грохольский

Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова

Email: sysokolov@yandex.ru

Музей землеведения

Россия, Москва

Список литературы

  1. Арктический бассейн (геология и морфология) / под ред. В. Д. Каминского, А. Л. Пискарева, В. А. Поселова. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2017. 291 с.
  2. Грохольский А. Л., Дубинин Е. П., Агранов Г. Д., Барановский М. С., Данилов Я. А., Доманская П. А., Максимова А. А., Макушкина А. И., Ращупкина А. О., Толстова А. И., Филаретова А. Н., Шепталина Ю. А., Щербакова Е. Л. Физическое моделирование структурообразующих деформаций в лабора-тории экспериментальной геодинамики Музея Землеведения МГУ (к ٤٠-летию создания лаборатории) // Жизнь Земли. ٢٠٢٠. Т. 42. № 4. С. 485–501. doi: 10.29003/m1778.0514- 7468.2020_42_4/485-501
  3. Дмитриев Л. В., Базылев Б. А., Силантьев С. А., Борисов М. В., Соколов С. Ю., Буго А. Образование водорода и метана при серпентинизации мантийных гипербазитов океана и происхождение нефти // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1. № 6. С. 511–519.
  4. Зайончек А. В., Меркурьев С. А. Новые результаты идентификации линейных магнитных аномалий западной части котловины Нансена и их применение при сейсмостратиграфическом анализе // Геология морей и океанов. Материалы XXIV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. IV. М.: ИО РАН, 2021. С. 70–74. ISBN 978-5-6045110-7-7. doi: 10.29006/978-5-6045110-7-7
  5. Каминский А. Е. Пакет программ ZOND. 2017. (http: // zond-geo.ru)
  6. Никишин А. М., Петров Е. И., Старцева К. Ф., Родина Е. А., Посаментиер Х., Фоулджер Дж., Глумов И. Ф., Морозов А. Ф., Вержбицкий В. Е., Малышев Н. А., Фрейман С. И., Афанасенков А. П., Безъязыков А. В., Доронина М. С., Никишин В. А., Сколотнев С. Г., Черных А. А. Сейсмостратиграфия, палеогеография и палеотектоника Арктического глубоководного бассейна и его российских шельфов. // Труды ГИН. Вып. 632. М.: Геос, 2022. 156 с.
  7. Соколов С. Ю., Geissler W. H., Абрамова А. С., Рыжова Д. А., Патина И. С. “Плоские пятна” в кайнозойских осадках котловины Нансена (Северный Ледовитый Океан): индикаторы процессов серпентинизации, генерации газа и его аккумуляции // Литология и полезные ископаемые. 2023. № 1. С. 3–20. doi: 10.31857/S0024497X22060076
  8. Сорохтин О. Г., Ушаков С. А. Развитие Земли. М.: Изд-во, МГУ, 2002. 560 с.
  9. Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: КДУ, 2005. 560 с.
  10. Шеменда А. И. Критерии подобия при механическом моделировании тектонических процессов // Геология и геофизика. 1983. № 10. С. 10–19
  11. Яковлев А. В., Бушенкова Н. А., Кулаков И. Ю., Добре- цов Н. Л. Структура верхней мантии Аркти-ческого региона по данным региональной сейсмо-томографии // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1261–1272
  12. Forsberg R., Skourup H. Arctic Ocean gravity, geoid and sea-ice freeboard heights from ICESat and GRACE // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L21502. P. 1–4. doi: 10.1029/2005GL023711
  13. Harrison C. G.A. Power spectrum of sea level change over fifteen decades of frequency // Geochemistry Geophysics Geosystems G3. 2002. V. 3. № 8. P. 1–17. doi: 10.1029/2002GC000300
  14. Jakobsson M., Mayer L., Coakley B., et al. The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO) Version 3.0 // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39(12). L12609. P. 1–6.
  15. Nikishin A. M., Gaina C., Petrov E. I., et al. Eurasia Basin and Gakkel Ridge, Arctic Ocean: Crustal asymmetry, ultra-slow spreading and continental rifting revealed by new seismic data // Tectonophysics. 2017. V. 746. № 10. P. 64–82.
  16. Jokat W., Micksch U. Sedimentary structure of the Nansen and Amundsen basins, Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L02603. doi: 10.1029/2003GL018352.
  17. Qin Y., Singh S. C. Seismic evidence of a two-layer lithospheric deformation in the Indian Ocean // Nature Communications. 2015. V. 6:8298. doi: 10.1038/ncomms9298
  18. Rajan A., Mienert J., Bünz S., Chand S. Potential serpentinization, degassing, and gas hydrate formation at a young (<20 Ma) sedimented ocean crust of the Arctic Ocean ridge system // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B03102. doi: 10.1029/2011JB008537
  19. Shemenda A. I., Grocholsky A. L. Physical modeling of slow seafloor spreading // Journal Geophysical Research. 1994. V 99. P. 9137–9153.
  20. Wallmann K., Pinero E., Burwicz E., et al. The global inventory of methane hydrate in marine sediments: a theoretical approach // Energies. 2012. V. 5. P. 2449–2498.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изученность сейсморазведкой по проекту Арктика‑2011 [1, 19] в западной части Российского сектора кот‑ ловины Нансена. Оси линейных магнитных аномалий даны по [16]. Красной линией показано положение фрагмента сейсмического разреза рис. 2.

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фрагмент разреза Арктика‑2011–06. Желтыми стрелками показано положение выступов акустического фун‑ дамента под разломами в осадочном чехле. Голубой стрелкой показан широкий выступ фундамента под плоским пятном с прогибанием рефлекторов в осадочном чехле. Положение фрагмента показано на рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пространственное распределение выявленных по сейсмическим данным разломов и аномалии “плоское пятно” по данным [7]. Аномалии Буге рассчитаны по данным Arctic Gravity Project [12] на сетке грида 2500 м с ис‑ пользованием рельефа IBCAO v.3 [14]. Красными линиями показаны профили, вдоль которых была рассчитана инверсия гравитационного поля (рис. 4). Профили проведены вдоль положения сейсмических разрезов (рис. 1) с продолжением на шельф и к пересечению с хребтом Гаккеля. Цифрами обозначены пространственные комбинации наблюдаемых на разрезах аномалий и разломов: 1 – разломы в сочетании с плоскими пятнами; 2 – плоские пятна без разломов; 3 – разломы без плоских пятен.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расчет инверсии гравитационного поля вдоль сейсмических разрезов Арктика‑2011 3, 4, 5, 6 (рис. 1) по пролонгированным профилям, положение которых указано на рис. 3. Расчет выполнен в ПО ZondGM2D [5]. На разрезах вариаций плотностей показаны пересечения с линейными магнитными ано‑ малиями по данным [16], разломы и плоские пятна. Красными линиями показаны положения фрагмента разреза на рис. 2 и [7, рис. 4]. Цифрами 1, 2 и 3 обозначены комбинации аномалий и разломов по карте рис. 3. Серыми прямоугольниками показаны области между ЛМА С20 и С12.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Особенности структурообразования на южном фланге хребта Гаккеля при двухэтапном замедлении скоро‑ сти спрединга по данным физического моделирования (эксперимент № 2737). а – поэтапные фотографии структур моделируемого рифта при направлении растяжения, ортогональном первичной ослабленной зоне; б – схематиче‑ ский разрез сформированного рельефа вдоль линии I‒II с указанием скоростей в физической модели; в – сопо‑ ставление разреза рельефа с результатами идентификации магнитных аномалий для профиля Арктика‑2011-3, ре‑ льефом фундамента и определением скоростей спрединга по данным [4].

Скачать (614KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах