Строение и история развития литосферы

По программе Трансарктика в 1989–92 гг. и в 2000 г. в Амеразийском бассейне выполнены работы МПВ-ГСЗ по системе встречных и нагоняющих годографов на трех геотраверсах (два – субширотного направления и один – субмеридианальный) общей протяженностью 2300 км. Расстояние между регистраторами на геотраверсах «СЛО 89–91» (Де Лонга – Северный полюс) и «СЛО 92» (хребет Ломоносова) составляло 10 км, а на геотраверсе «Арктика 2000» через поднятие Менделеева – в 5 км. База наблюдений (длина годографа с информативной записью) достигала 200 км.

По результатам интерпретации данных МПВ-ГСЗ в полосе геотраверсов по мнению исследователей (Каминский и др., 2003) выявлена типичная для эталонной континентальной коры вертикальная и латеральная расслоенность коры и верхней мантии блока Амеразийского суббассейна, представленного поднятиями Ломоносова, Менделеева и разделяющей их Котловиной Подводников. Верхняя кора редуцирована и включает верхний градиентный слой со скоростями 5.8–6.7 км/с. Нижняя кора двухслойна и состоит из верхнего слоя со скоростями 6.8–7.2 км/с и нижнего коро-мантийного слоя со скоростями 7.4–7.7 км/с. Мантия представлена слоями М (7.9–8.1 км/с) и N (8.4–9.0 км/с). Мощность земной коры в блоке изменяется от 22–23 км в Котловине Подводников до 25–26 км на хребте Ломоносова и 34 км на поднятии Менделеева. Эволюция литосферы палеоплатформенного блока Амеразийского бассейна связана скорее всего с деструкцией, ступенчатым обрушением и вулкано-тектонической активизацией.

Таким образом, западная часть Амеразийского бассейна в пределах Котловин Подводников имеет достаточную структурно-геологическую и геотермическую изученность для применения термотомографического метода. Непосредственно в котловинах имеется 15 измерений теплового потока (рис. 12) (значения в пределах 65–75 мВт/м², однако, имеются две точки со значениями более 100 мВт/м

²), выполненных с дрейфующих льдов в разные годы советскими и канадскими исследователями (Любимова и др., 1973, Judge, Jessop, 1978), а также сейсмические профили (геотраверсы), отработанные как с дрейфующих станций СП, так и в экспедициях на ледоколах.

Рис. 12. Расположение геотраверсов (пунктирные линии) и точек измерения теплового потока в районе Котловин Подводников.

Расчеты температур в литосфере, а также плотности теплового потока проведены вдоль сейсмических геотраверсов «СЛО-92», «АРКТИКА-2000» и «СЛО-8991».

На разрезах хорошо видно, что строение земной коры под Котловинами Подводников имеет очень сложный, неоднородный характер (рис. 13, 14). Мощность осадочного чехла изменяется от 5 км (Котловина Подводников I) до 1 км (Котловина Подводников II). Соответственно, температура на подошве слоя неконсолидированных осадков в пределах Котловин уменьшается в северном направлении от 250 до 150°С. Мощность складчатого комплекса редуцируется в северном направлении и в том же направлении уменьшается мощность консолидированной коры (предположительно, базальтового слоя) со скоростями от 6,0 до 7,8 км/с. Температура на подошве коры также уменьшается в северном направлении, что однозначно объясняется уменьшением глубины границы Мохо. Так в южной части Котловины Подводников I температура на границе Мохо составляет 750°С, а в северной части Котловины Подводников II – 700°С.

Заметим, что граница Мохо в Амеразийском бассейне не является изотермической, т. е. температура на ней зависит от мощности коры. Этот же результат был получен ранее практически для всех пассивных переходных зон Мирового океана, в отличие от активных конвергентных зон Западной Пацифики (Смирнов, Сугробов, 1980), где был сделан вывод об изотермической природе границы Мохо.

Рис. 13. Сейсмический (v, км/с) и геотермический (изолинии – Т,°С) разрезы вдоль профилей «СЛО-92» (А) и «Арктика-2000» (В). Крапом показана область фракционного плавления в мантии.

Рис. 14. Распределение температур (Т,°С) (А) и теплового потока (мВт/м²) (Б) вдоль профиля «СЛО-8991».

В верхней мантии, в пределах твердой литосферы температура нарастает от 700–750°С до 1200°С на глубине 42–45 км. Кровля термической астеносферы, приуроченная к изотерме 1250°С с учетом РТ-условий для данной глубины, проявляется на глубине 50 км.

Таким образом, мы прогнозируем мощность литосферы под Котловинами Подводников равную 50 км. Это несколько меньшая мощность, чем у литосферы абиссальных котловин Мирового океана (70–80 км), но типичная для пассивных континентальных окраин атлантического типа. Именно такие оценки мощности литосферы были получены в Ангольской, Бразильской и Канарской континентальных окраинах при исследованиях теплового поля на трансатлантических геотраверсах (Подгорных, 1986). Полученные данные позволяют констатировать отсутствие новейшей тектономагматической активности в районе Котловин Подводников.