Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 492, № 2, стр. 66-71

ПЛОТНОСТНАЯ СТРУКТУРА ЛИТОСФЕРЫ СИХОТЭ-АЛИНЬСКОГО ОРОГЕННОГО ПОЯСА

Член-корреспондент РАН А. Н. Диденко 12*, М. Ю. Носырев 1

1 Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина Дальневосточного отделения Российской академии наук
Хабаровск, Россия

2 Тихоокеанский государственный университет
Хабаровск, Россия

* E-mail: itig@itig.as.khb.ru

Поступила в редакцию 11.03.2020
После доработки 03.04.2020
Принята к публикации 05.04.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Впервые построена детальная плотностная 3D-модель литосферы Сихотэ-Алиньского орогенного пояса до глубины 130 км. Выделены и охарактеризованы 2 субмеридиональные протяженные линейные зоны пониженной плотности в верхней мантии, к которым пространственно приурочены известные крупные месторождения олова и золота на севере Сихотэ-Алиня. Современная плотностная структура литосферы региона, формировавшаяся с рубежа поздняя юра–ранний мел, отражает результат ее плотностной дифференциации в связи с двумя основными геодинамическими процессами: 1) субдукция и сменяющий ее трансформный режим на Бурея–Сихоте-Алиньской активной континентальной окраине – этап(ы) характеризовался появлением областей разуплотнения в мантии, связанных с движением восходящих флюидов и расплавов в надсубдукционном мантийном клине, формированием промежуточных магматических очагов; 2) внутриплитный рифтогенез, пространственно локализованный в областях уплотнения мантии.

Ключевые слова: Сихотэ-Алинь, литосфера, плотностная структура, коро-мантийные зоны разуплотнения

Изучение глубинного строения земной коры и литосферной мантии дает принципиально важную основу для установления как палео- и современных геодинамических процессов, так и металлогенических особенностей регионов. Одним из наиболее информативных методов в этом направлении является изучение плотностной структуры недр. Изучению плотностных характеристик коры и верхней мантии юга Дальнего Востока России посвящен ряд работ ([14] и др.). В силу объективных причин, расчеты в этих работах выполнялись или по отдельным профилям, или для локальных площадей и на ограниченную глубину. Детальных и увязанных между собой плотностных моделей литосферы для территории Сихотэ-Алиньского региона не существует, и получение такой плотностной модели представляется весьма актуальной задачей.

Используя цифровую модель гравитационного поля (редукция Буге) континентальной части Дальнего Востока России масштаба 1 : 1000000, мы рассчитали 3D-плотностную модель земной коры и литосферной мантии Сихотэ-Алиньского региона. Расчет проводился методом вариаций [5], который был существенно улучшен за счет применения современных методов адаптивной полосовой фильтрации на этапе выделения аномалий определенных частот в программном комплексе КОСКАД-3D [6]. Модель может рассматриваться как распределение избыточной плотности на глубинах от 0 до 131 км в процентах к ее среднему значению на данном глубинном уровне. В тексте представлены три уровня11 – 25, 50 и 100 км ниже уровня моря (рис. 1–3).

Рис. 1.

Карта плотностных аномалий на глубине 25 км. 1 – главные разломы региона по [10] (1 – Анюйский, 2 – Арсеньевский, 3 – Бичи-Амурский, 4 – Верхнемельгинский, 5 – Киселевский, 6 – Колумбийский, 7 – Курский, 8 – Ланский, 9 – Мельгинский, 10 – Ниланский, 11 – Среднебикинский, 12 – Тугурский, 13 – Улигданский, 14 – Харпийский, 15 – Хехцирский, 16 – Хинганский, 17 – Центральный Сихотэ-Алиньский, 18 – Южно-Тукурингрский); 2 – региональные литосферные отрицательные аномалии плотности по [4] (1 – Баджал-Ям-Алиньская, 2 – Сихотэ-Алиньская); 3, 4 – месторождения и рудопроявления: 3 – Sn–W (ПР – Перевальное, ПУ – Правоурминское, СБ – Соболиное, ФС – Фестивальное), 4 – Au–Cu (МЛ – Малмыжское) и Au–Ag (АЛ – Албазинское, БГ – Белая Гора, МВ – Многовершинное, ПН – Понийское, ТР – Тырское, ЧЛ – Чульбаткан). Пунктирной линией (I–I) показано положение глубинного плотностного разреза на рис. 4. Проекция Гаусс-Крюгера c центральным меридианом 135° в.д.

Рис. 2.

Карта плотностных аномалий на глубине 50 км. Условные обозначения смотри на рис. 1.

Рис. 3.

Карта плотностных аномалий на глубине 100 км. Условные обозначения смотри на рис. 1.

В первую очередь обращает на себя внимание изменение характера распределения плотностных аномалий Сихотэ-Алиньского региона по глубине. В земной коре распределение имеет почти мозаичный характер (рис. 1), за исключением некоторых площадей, где развиты протяженные линейные структуры, сложенные магматическими породами; например, Восточный Сихотэ-Алиньский вулкано-плутонический пояс. Модель показывает наличие значительных линейных плотностных неоднородностей литосферной мантии региона ниже границы Мохоровичича, причем с глубиной линейность проявляется все отчетливей (рис. 2, 3).

В первую очередь на себя обращает внимание наличие в мантии двух интенсивных зон разуплотнения – меридиональной Баджал-Ям-Алиньской (БАЗМР) на северо-западе и северо-северо-восточной Сихотэ-Алиньской (САЗМР) на востоке (рис. 2, 3). Наиболее контрастно проявлена первая, протягивающаяся более чем на 500 км с севера на юг, и которой отвечает одноименный минимум поля силы тяжести [1, 4]. Зона мантийного разуплотнения отчетливо фиксируется до изученных глубин в 130 км, она захватывает как структуры Монголо-Охотского, так и Сихотэ-Алиньского орогенных поясов, а для второго фактически маркирует его западную границу. На поверхности зоне соответствует Хингано-Охотский магматический ареал, представленный вулканогенными и вулкано-плутоническими ассоциациями позднеальб-сеноманского возраста [7]. Южным ограничением БАЗМР являются гигантские левосторонние сдвиги системы Тан-Лу–Курский и Харпийский (рис. 1–3). Это дает основание полагать, что фактическим продолжением данной зоны, но со сдвигом в несколько сот километров, является САЗМР, по крайней мере, ее часть южнее 50° с.ш. (рис. 2, 3), прилегающая к восточной окраине Ханкайско-Буреинского супертеррейна.

САЗМР протягивается почти на 900 км в ССВ-направлении и по ряду параметров отличается от БАЗМР. Последняя проявляется более контрастно как по дефициту плотности, так и за счет отчетливого проявления на всю изученную глубину; преобладают вертикальные элементы структуры мантийного разуплотнения – почти вертикальная зона шириной около 100 км рассекает изученную часть мантии (рис. 1–3). В САЗМР, наряду с вертикальными элементами плотностной структуры, отчетливо развиты плотностные границы, погружающиеся на запад под углом 40°–45°. Это хорошо видно на участке плотностного разреза по профилю I–I, заключенного между Центральным Сихотэ-Алиньским на востоке и Харпийским на западе разломами (рис. 4). Мы полагаем, что эта структура с повышенной плотностью и западной вергентностью отвечает палеослэбу позднеюрского-раннемелового (?) возраста, когда здесь существовала конвергентная граница между Евразийским палеоконтинентом и океанической плитой Изанаги [8].

БАЗМР и САЗМР могут быть связаны с глубинными процессами дифференциации и преобразования вещества, происходившими на Бурея–Сихотэ-Алиньской активной окраине, начиная с поздней юры [8]. Понижения плотности могут фиксировать области преобразования вещества в мантийном надсубдукционном клине, связанные с путями миграции расплавов и флюидов, формированием промежуточных магматических очагов над поверхностью погружающегося слэба. Такие неоднородности достаточно детально изучены в некоторых палео- и современных зонах субдукции [9]. Во многих случаях уже на уровне земной коры они разделяются на несколько ветвей, которым в верхней части коры соответствуют ареалы интенсивного проявления интрузивного магматизма и вулканизма.

Позднее уже в режиме трансформной окра-ины    единая мантийная зона разуплотнения (БАЗМР+САЗМР) системой разломов Тан-Лу была разбита на две. Основное отличие плотностной структуры САЗМР связано с тем, что здесь мантия была дополнительно и существенно преобразована процессами последующей позднемеловой субдукции и образованием надсубдукционного Восточно-Сихотэ-Алиньского вулкано-плутонического пояса. Плотностные неоднородности именно этого этапа, вероятнее всего, определяют плотностную структуру САЗМР и ее отличие от БАЗМР. Полагаем, основные элементы современной плотностной неоднородности мантии Сихотэ-Алиньского орогена были заложены в меловое время и связаны с процессами на активной континентальной окраине, протекавшими как в режиме субдукции, так и скольжения литосферных плит. Пространственно с обеими зонами мантийного разуплотнения совпадают ареалы позднееальб-сеноманских гранитоидов [7].

Второй временнóй уровень образования плотностных неоднородностей в мантии связан с более молодыми геологическими процессами. На глубинах 25–80 км наблюдаются короткие участки повышенной плотности субмеридионального и субширотного направлений (рис. 1, 2), с которыми в ряде случаев пространственно совпадают осадочные впадины и покровы неогеновых базальтов. Возможно, участки субширотной ориентировки являются продолжением разломов, развитых на дне Японского моря.

Сопоставление плотностной модели с картой основных разломов региона [10] позволило установить мантийное заложение некоторых из них (рис. 1–3), которое отчетливо проявлено для Центрального Сихотэ-Алиньского, Харпийского и его продолжения Киселевского, Верхнемельгинского, Мельгинского и дискомформных к двум последним Южно-Тукурингрского, Ниланского и Тугурского разломов. Проекции этих разломов в мантии достаточно хорошо совпадают с плотностными границами. Для Анюйского, Арсеньевского, Бичи-Амурского, Колумбийского, Ланского, Среднебикинского, Улигданского, Хехцирского и Хинганского разломов можно предположить коровое заложение, так как их проекции в мантии секут плотностные границы.

В заключение хотелось бы затронуть момент закономерного, как представляется авторам, положения некоторых известных крупных месторождений и рудопроявлений золота и олова на территории северного Сихотэ-Алиня (Хабаровский край) по отношению к выявленным плотностным аномалиям. Анализ проекций координат месторождений на уровни 25 и 50 км не предполагает какой-либо закономерности их положений по отношению к плотностным аномалиям (рис. 1, 2). А вот для уровня 100 км такая закономерность вполне очевидна (рис. 3): 1) 4 крупных Sn–W-месторождения (Перевальное, Правоурминское, Соболиное, Фестивальное) приурочены к БЗМР и располагаются на границах между относительно низко- и высокоплотностными блоками; 2) 5 золоторудных месторождений (Белая Гора, Многовершинное, Понийское, Малмыж, Тырское) и 2 рудопроявления располагаются над линейной зоной повышенной плотности, протягивающейся с юга на север Сихотэ-Алиня. Два золоторудных месторождения (Албазино и Чульбаткан) расположены на границе между относительно низко- и высокоплотной областями.

Список литературы

  1. Брянский Л.И. Плотностная структура земной коры и верхов мантии восточной окраины Азиатского континента. Владивосток:Дальнаука. 1995. 142 с.

  2. Глубинное строение и металлогения Восточной Азии. Под ред. А.Н. Диденко и др. Владивосток: Дальнаука. 2010. 332 с.

  3. Петрищевский А.М. Реологическая модель земной коры Южного Сихотэ-Алиня (по гравиметрическим данным) // Тихоокеанская геология. 2011. Т. 30. № 3. С. 50–65.

  4. Подгорный В.Я., Романовский Н.П. О моделировании и природе гравитационных минимумов в связи с формированием рудных систем (на примере Дальнего Востока, Россия) // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. 2011. № 2 (39). С. 31–47.

  5. Андреев Б.А., Клушин И.Г. Геологическое истолкование гравитационных аномалий. Л.: Недра. 1965. 495 с.

  6. Петров А.В., Юдин Д.Б., Сюэли Х. Обработка и интерпретация геофизических данных методами вероятностно-статистического подхода с использованием компьютерной технологии “КОСКАД 3Д” // Вестник Краунц. Науки о Земле. 2010. № 2(16). С. 126–132.

  7. Ханчук А.И., Гребенников А.В., Иванов В.В. Альб-сеноманские окраинно-континентальный орогенный пояс и магматическая провинция Тихоокеанской Азии // Тихоокеанская геология. 2019. Т. 38. № 3. С. 4–29. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2019-38-3-4-29

  8. Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России: в 2 кн. / Под ред. А.И. Ханчука. Владивосток: Дальнаука. 2006. Кн. 1., 572 с., Кн. 2, 409 с.

  9. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Кулаков И.Ю., Котляров А.В. Проблемы фильтрации флюидов и расплавов в зонах субдукции и общие вопросы теплофизического моделирования в геологии // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 5. С. 701–722. https://doi.org/10.15372/GiG20170503

  10. Забродин В.Ю., Рыбас О.В., Гильманова Г.З. Разломная тектоника материковой части Дальнего Востока России. Владивосток: Дальнаука. 2015. 132 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.