Построение плотностного разреза литосферы прибрежной части Восточно-Сибирского моря

Цыганкова Ирина Петровна – кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры Геологии и физики Земли Северо-Восточного государственного университета.

Аннотация: Интерпретация аномалий силы тяжести позволила построить блоковую модель глубинной структуры юго-восточной акватории Восточно-Сибирского моря по гравиметрическим данным, а также разрез литосферы. Выделены разломы с предположительной глубиной залегания. Выявлены признаки различной по строению континентальной коры, разделенной глубинным меридиональным разломом.

Ключевые слова: Аномалии силы тяжести, блоки, разломы.

Петрологическое изучение литосферы еще долгое время будет возможно только на основе расчета плотностей обоснованным и хорошо известным методом интерпретации гравиметрических наблюдений [1]. Результаты интерпретации представляются в виде моделей пространственного распределения плотности σ в литосфере – совокупности плотностных срезов и разрезов.

Для восполнения недостатка сведений о глубинном строении литосферы юго-восточной части акватории (70°00´-70°40´с.ш. и 167°00´-174°00´в.д.) были построены несколько срезов и разрезов. В основе применяемого метода интерпретации лежат два главных принципа:

1. источники аномалий силы тяжести имеют преимущественно блоковую природу;
2. верхние и нижние ограничения плотностных неоднородностей в форме блоков с квазивертикальными боковыми поверхностями совпадают с горизонтальными поверхностями расслоения литосферы [3].

Для построения срезов и разрезов литосферы исходные данные гравиметрических наблюдений необходимо было последовательно трижды интерпретировать. Так можно получить наиболее точные результаты. Первые два приближения были привязаны к интерпретационным профилям. Объемная модель третьего приближения подбиралась для большого числа источников аномалий блоковой природы. Принималось, что источники образуют единую, сплошную систему геологических тел – блоков и слоев на рассматриваемой акватории. При этом сопоставление теоретического и измеренного полей силы тяжести проводилось по теоретической и наблюденной картам [4].

В процессе последовательной интерпретации были определены скачки плотности Δσ по латерали на боковых ограничениях блоков. Это позволило построить схемы относительного изменения плотности на разных глубинах [6].

Рисунок 1. Блоковая тектоника юго-восточной акватории Восточно-Сибирского моря по гравиметрическим данным.
1 – условные изоаномалы поля силы тяжести; 2- разломы (разрывные нарушения) первого порядка; берштрихи указывают направление разуплотнения; 3 - дизъюнктивные нарушения второго порядка; 4 - дизъюнктивные нарушения третьего порядка; 5 - предполагаемые разломы; 6 - линия и номер разреза литосферы; 7 - минимально возможная глубина заложения разломов; 8 - минимально возможная глубина заложения плотно-стных неоднородностей (блоков); 9 - неуверенное определение глубины зало-жения разлома; 10 - номера блоков.

Главнейшие разломы: СА - Северо-Айонский; Ш - Шелагский; CЧ - Северо-Чаунский; Ч - Чаунский трансформный; В-Р - Восточно-Раучуанский; А - Аа-чимская система меридиональных разрывов.

В данной статье представлены некоторые результаты интерпретации - схема разломов и блоков, и плотностной разрез литосферы. Контуры раз-ломов и блоков выделялись по зонам повышенных горизонтальных градиентов силы тяжести (рис.1). Большинство из них являются элементами сети разломов, образовавшейся в результате наложения новообразованных разрывов на унаследованную сеть. Разломы выделенных блоков разнообразны. Они оконтуриваются системой ломаных линий и дуг. На схеме обозначены минимально возможные глубины и разломов и блоков. Показаны разнопорядковые дизъюнктивные зоны. В качестве зон разломов первого порядка выделены протяженные в плане зоны, которые разделяют области с разным характером гравитационных полей [7]. Их положение совпадает с контактными зонами сочленения разнотипных и разновозрастных пород. К таким отнесены Северо-Айонский, Шелагский, Чаунский, которые разграничивают кору, а в некотрых случаях литосферу в целом, на всю ее мощность. Меридиональный Северо-Айонский, про-тягивающийся вдоль меридиана 168º30´ в.д., разделяет всю акваторию на две неравные части. К западу от разлома располагается область относительно спокойного гравитационного поля, не осложненного аномалиями силы тяжести, с признаками устойчивого массива или платформы. Восточная, значительно бóльшая по размерам часть, характеризуется возмущенным полем силы тяжести, большим числом аномалий, разломов и блоков. Глубина заложения этого разлома по данным интерпретации аномалий силы тяжести 67 км. Ширина зоны разлома достигает 25 км при общей протяженности около 225 км и видимой длине около 95 км. Разлом разграничивает блоки земной коры с различной ис-торией развития и по глубине заложения его можно отнести к литосферным [Хаин, 1985].

Прибрежный Шелагский разлом, оконтуривающий побережье восточной половины рассматриваемой акватории и уходящий в районе мыса Кибера вглубь материка, а так же ответвляющийся от него в Восточно-Сибирское море Северо-Чаунский разлом, имеют глубину заложения 36 – 40 км, т.е. пронизывают земную кору, не проникая в мантию, и поэтому отнесены к разломам коровым. Аачимская меридиональная система разрывов, уходящая от мыса Аачим строго на север примерно по меридиану 173º 20´, имеет глубину заложения не менее 40 км. К литосферным отнесены разломы, оконтуривающие блоки 12, 18 с глубиной заложения 50 – 65 км. Они достигают тех глубин, где расположены подкоровые поверхности П1 и П2 .

Дизъюнктивными зонами второго порядка являются аномальные зоны, где источниками аномалий являются разрывы, зоны внедрения магматических образований, зоны контакта различных пород, уходящие корнями на глубину 15 - 20 км, иногда до 38 км. Зонами третьего порядка являются неглубокие разрывные нарушения, пронизывающие осадочный чехол, и уходящие до глубин 4 - 7 км. Такие распространены у восточной границы рассматриваемой акватории.

Для построения плотностных разрезов необходима была информация не только о пространственных параметрах блоков коры, но и об абсолютных значениях плотности пород. На глубинах до 10 км применялся метод плотностных геологических реперов [6]. Плотность гранитов вычислялась с использованием вертикального градиента плотности, равного 0,0157 г/см³км [3]. На больших глубинах опорная плотность определялась по срезам литосферы Северо-Востока России [5]. Система взаимоувязанных интерпретационных профилей использовалась для расчета плотности пород на шельфе на разных глубинах.

На широтном разрезе литосферы XV (по линии 70° 20´ с.ш.) (рис.2), проходящем по морю, показано положение кровли базитового слоя Б, поверхности внутри базитового слоя Б1, кровли базит-гипербазитового слоя М1, поверхности Мохоровичича М, подкоровой поверхности П2. Выделенный Северо-Айонский разлом, протягивающийся вдоль меридиана 168° 35´ в. д., имеет минимальную глубину заложения по результатам ин-терпретации второго приближения около 67 км. Таким образом, он пронизывает всю кору и затухает на подкоровой поверхности П2. К западу от Северо-Айонского разлома, на глубине около 11км фиксируется поверхность расслоения, вблизи которой плотность изменяется в пределах 2,79–2,80 г/см³. Кровля базитового слоя Б расположена на отметке 25 км, а поверхность Мохоровичича, обозначающая основание земной коры - на глубине 35 км. Подкоровая граница П2 - на глубине 67 км. К востоку от Се-веро-Айонского разлома, между 168° 35´ - 170° 00´ в. д. отмечается подъем кровли базитового слоя Б до уровня 5 – 4,5 км.

Рисунок 2. Разрез XV литосферы на юго-востоке Восточно-Сибирского моря.
1- граниты; 2- гранодиориты, адамеллиты; 3 - диориты;4 - базиты; 5 - базиты-гипербазиты; 6 - гипербазиты; 7 - эклогитизированное подкоровое вещество и гипербазиты; 8 - эклогитизированное подкоровое вещество; 9 - осадочно-терригенные, частично метаморфизованные породы; 10 - метаморфические горные породы; 11 - вертикальные ограничения плотностных неоднородностей. Стрелки указывают направление разуплотнения, цифра - латеральный контраст плотности; 12 - плотность пород на данной глубине; 13 - индексы поверхностей расслоения; 14 - верхние и нижние ограничения плотностных неодно-родностей; 15 -квазигоризонтальные поверхности раздела; 16 - кривая силы тяжести Δg.

Внутри осадочного чехла выделяются границы, которые распространены неповсеместно и находятся на глубине 2 – 2,5 км. Нижние ограничения плотностных неоднородностей в форме блоков формируют поверхность расслоения внутри базитового слоя на глубине порядка 10 –11 км. Кровля базит – гипербазитового слоя М1 определена на глубине 22 км. Основание коры опущено до отметки 37 км. Подкоровая поверхность П2, также как и на западе от Северо-Айонского разлома фиксируется на глубине 67 км. Вблизи разлома разуплотнение пород происходит в западном направ-лении. Между 170° 00´ – 171° 00´ в. д. кровля базитового слоя Б располагается на глубине 11 – 12 км, а поверхность М1 на глубине 23 – 24 км. Мощность базит-гипербазитового комплекса составляет около 13 км. С поверхностью Мохоровичича совпадают положения нижних ограничений блоков. Подкоровая поверхность П2 немного поднята до отметки 65 – 66 км. Разуплотнение пород происходит в восточном направлении. Между 171° 00´ – 173° 00´ в. д. отмечается некоторое смещение поверхностей расслоения. Так кровля базитового слоя Б немного опускается до отметки 13 – 13,5 км, а затем поднимается до 4,5-5 км, поверхность М1 испытывает сначала небольшой подъем до уровня 20 км, а затем опускается до 27-28 км. Осно-вание коры по-прежнему фиксируется на глубине 37-39 км. Восточнее меридиана 173° 00´ в.д. поверхность Б поднимается еще выше – до 7-8 км. Подкоровая поверхность П2 сохраняет свое положение – 65-66 км.

Таким образом, на разрезе выделена граница П2, которая уверенно прослеживается вдоль всего разреза. Кровля базитового слоя меняет свою глубину скачкообразно. В районе, расположенном к востоку от Северо-Айонского разлома, в некоторых местах она подходит близко к поверхности до глубин в 5-4,5 км, в других местах она опускается до глубин около 10 км и более, но не глубже 15-16 км. На центральных участках разреза выделяется кровля базит-гипербазитового слоя М1.

Представленные построения позволяют сделать некоторые выводы:

1. На исследуемой юго-восточной части акватории Восточно-Сибирского моря выделены глубинные разломы: меридиональный Северо-Айонский с глубиной заложения не менее 67 км, прибрежный Шелагский с глубиной заложения 40 км. На них происходит перестроение глубинной структуры коры, изменение ее вещественного состава.
2. К западу от Северо-Айонского разлома располагается кора континен-тального облика с развитым «гранитным» слоем мощностью 15 - 20 км, базитовым слоем мощностью 10-12 км.
3. К востоку от Северо-Айонского разлома представлена кора с редуцированным «гранитным» слоем мощностью иногда меньше 5 - 6 км, гипертрофированным базитовым слоем мощностью до 33 км и мощностью коры в целом 36 - 40 км.
4. Мощность коры на исследуемом участке шельфа уменьшается в северном направлении на 2 - 3 км.

Список литературы