Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 495, № 1, стр. 5-10

Тектоника и геодинамика палеозоя островов Де-Лонга и смежных структур Верхояно-Чукотского пояса

Д. В. Метелкин 12*, А. И. Чернова 2, Н. Ю. Матушкин 21, академик РАН В. А. Верниковский 21

1 Новосибирский государственный университет
Новосибирск, Россия

2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук
Новосибирск, Россия

* E-mail: metelkindv@ipgg.sbras.ru

Поступила в редакцию 25.05.2020
После доработки 12.08.2020
Принята к публикации 13.08.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Приводятся итоговые результаты палеомагнитного изучения палеозоя островов Генриетты, Жаннетты и Беннетта и их значение для тектонических реконструкций. Обсуждаются возможные взаимоотношения кембрийского осадочного бассейна Де-Лонга с Верхоянской окраиной Сибири, террейнами Колымо-Омолонской группы, Чукотско-Аляскинским микроконтинентом, а также структурами подводного хребта Менделеева. Предлагается новая тектоническая модель, в которой структуры Де-Лонга выступают в качестве наиболее фронтальной части крупной трансформной системы, существовавшей на периферии Сибирского палеоконтинента.

Ключевые слова: палеомагнетизм, палеотектонические реконструкции, Арктика, Новосибирские острова, Арктида, архипелаг Де-Лонга

Острова Де-Лонга на северо-востоке Новосибирского архипелага (рис. 1) – крайне важный объект для реконструкции тектонической истории современного шельфа Арктики. По современным взглядам его фрагменты составляли прежде единый палеоконтинент Арктида [1, 2]. Главным источником количественной информации при такого рода реконструкциях являются палеомагнитные данные. Здесь мы подводим итог изучения уникальной коллекции терригенных, вулканогенно-осадочных и магматических пород, слагающих обнаженную часть островов Беннетта, Генриетты и Жаннетты.

Рис. 1.

Траектория кажущегося движения полюса Новосибирского террейна в сравнении с Сибирью, Лаврентией, Балтикой. Цифры у полюсов – возраст в млн лет. На врезке слева тектоническая схема Северо-Востока Арктики по [2] c изменениями: АНО – архипелаг Новосибирские острова (Новосибирская микроплита), ПК – Полоуснеско-Колымская сутура, ЮА – Южно-Анюйская сутура, ЕХП – Енисей-Хатангский прогиб, Т-СЗ СП – Таймыр-Североземельский складчатый пояс, СИБ ПЛ – Сибирская платформа. На врезке справа география Новосибирского архипелага.

Черты геологического строения двух последних сходные, для них характерен вулканогенно-осадочный тип разреза, образованный в тыловом бассейне субдукционной системы, реликты которой можно предполагать к северо-востоку в акватории Восточно-Сибирского моря [3]. В частности, наличие соответствующих вулканических комплексов на юге хребта Менделеева подтверждено [4]. Согласно геологическим наблюдениям, результатам 40Ar/39Ar-анализа, а также возрасту детритовых цирконов, мы предполагаем несколько эпизодов магматической активности в акватории Де-Лонга – в эдиакарии (?), середине кембрия и раннем ордовике [3, 58].

Палеомагнитные исследования на о. Генриетты охватывают разрезы, включающие покровы базальтов, горизонты туфопесчаников, туфоалевролитов, отвечающих кембрийскому магматическому событию, и сохранившаяся в них намагниченность характеризует положение палеобассейна ~520 млн лет назад (табл. 1).

Таблица 1.

Результаты палеомагнитного анализа палеозоя островов Де-Лонга

Объекты N/n T Тест ИПН Палеомаг. полюс ПШ Ист.
PLat PLong A95
Песчаники о. Беннетта 2/18 530 Fo 4 15.5 83.6 18 20.6 н. р.
Туфопесчаники, базальты о. Генриетты 6/56 520 F+ 5 23.7 45.7 3.2 18.6 [6]
Долериты о. Жаннетты 3/39 480 F+ С+ 4 49.2 357.4 7.1 36.5 [7]
Песчаники о. Беннетта 3/25 465 F+ 5 45.5 31.9 11.0 38.0 [10]

Примечание. N/n – количество точек опробования/образцов, использованных для расчета координат палеомагнитного полюса; Т – возраст в млн лет; Тесты: F – складки, R – обращения, C – обжига, индекс “+” – положительный, “о” – неопределенный; ИПН – индекс палеомагнитной надежности в баллах (максимум 7); Plat – широта, Plong – долгота, А95 – доверительный интервал, ПШ – палеоширота объекта.

На о. Жаннетты изучены дайки долеритов и вмещающие их вулканокластические турбидиты. Их происхождение и время фиксации палеомагнитного сигнала соответствуют ордовикскому (~480 млн лет) надсубдукционному магматизму (табл. 1).

Кембрийско-ордовикская часть разреза о. Беннетта отличается флишевым строением, без явных примесей вулканического материала [9, 10]. Ее формирование мы сопоставляем с неглубокой частью дистального шельфа вдали или в некоторой изоляции от области активного субдукционного магматизма.

Палеомагнитным методом на юге острова Беннетта изучены атдабанско-ботомская сланцево-песчаниковая и тойонско-амгинская преимущественно аргиллитовая (колчакская) толщи по [9]. Образцы последней имеют низкое качество палеомагнитного сигнала, интерпретация которого невозможна (рис. 2). Намагниченность нижележащих песчаников включает регулярную характеристическую компоненту, деблокирование которой отвечает температурам выше 360°С (рис. 2). Ее появление мы связываем с аллотигенным низкотитанистым титаномагнетитом. Установленные направления имеют кучное распределение, однако слабое различие в залегании толщи и, как следствие, неопределенный тест складки, не позволяют подтвердить первичную природу намагниченности. В то же время прямые доказательства перемагничивания также отсутствуют, а рассчитанный палеомагнитный полюс согласуется с данными по о. Генриетты (табл. 1).

Рис. 2.

Типичные ортогональные диаграммы (в древних координатах), стереограммы и соответствующие им графики изменения величины намагниченности по результатам ступенчатого размагничивания образцов кембрийских сланцево-песчаниковой толщи (сверху) и колчакской свиты (снизу) о. Беннетта.

Результаты палеомагнитного изучения ордовикской (465 млн лет) части разреза о. Беннетта описаны в [10].

Весь объем полученных по островам Де-Лонга данных (табл. 1) согласуется с результатами наших исследований ордовика и силура о. Котельный и подтверждает вывод о тектоническом единстве этих территорий в составе Новосибирского террейна [2, 10, 11]. Кембрийские полюсы достраивают, в целом, плавный тренд кажущегося движения (ТКДП) в сторону экватора (рис. 1). Индивидуально обособленная форма ТКДП свидетельствует о наличии тектонически активных границ между Новосибирским террейном и наиболее вероятными континентальными соседями: Сибирью, Балтикой и Лаврентией. При этом, в зависимости от истинной полярности установленных палеомагнитных направлений, возможны два варианта интерпретации палеогеографического положения соответственно в южном или северном полушариях [11].

Вариант южного расположения Новосибирского террейна предполагает его близость современной северной окраине Балтики. В пользу этого приводятся данные о возрасте детритовых цирконов, их распределение в палеозойских осадках соответствует мезопротерозойским и поздненеопротерозойским источникам, следы которых легко отыскать в пределах Тиманского орогена [8]. Однако этот вариант предполагает сложную переконфигурацию континентальных масс при перемещении к современному положению на северо-востоке Сибири, реализация которых сомнительная [11].

В пользу расположения Новосибирского террейна в северном полушарии, вблизи Сибирского палеоконтинента свидетельствуют результаты палеобиогеографического анализа. Изучение бентосных и планктонных групп фауны, сопоставление ареалов их обитания и биофаций указывают, что до девонского времени территория Новосибирского архипелага, террейны Колымо-Омолонской группы, а также Чукотско-Аляскинский могли составлять части общего с Верхоянской окраиной Сибири эпиконтинентального бассейна, при этом близость Лаврентийской окраины стала причиной смешанной фаунистической характеристики ряда разрезов [12]. Наша интерпретация отличается от этих построений тем, что предполагает наличие не пассивной, а преобладающей трансформной обстановки в пределах палеобассейна (рис. 3). Ее зарождение обусловлено преобладающей вращательной кинематикой Сибирской плиты, фиксируемой многочисленными палеомагнитными данными [13]. Наиболее удаленные от центра вращения фрагменты Де-Лонга, Анжу и Колымо-Омолонской группы испытывали максимальные сдвиговые перемещения, опережая Чукотско-Аляскинский фрагмент, расположенный ближе к Сибири. Это полностью согласуется с авторскими глобальными геотектоническими моделями, в которых вращение Сибирского кратона и его косое взаимодействие с окружающими океанскими литосферными плитами обеспечиваются наличием на континентальных окраинах протяженных трансформных систем левосторонней кинематики [2, 13].

Рис. 3.

Принципиальная палеотектоническая схема Верхояно-Чукотско-Новосибирской окраины Сибирского палеоконтинента на кембрий. 1–3 – бассейны седиментации: 1 –преимущественно карбонатные, 2 – карбонатно-терригенные, 3 – преимущественно терригенные, 4 – с активным вулканизмом, 5 – трансформно-сдвиговые зоны с указанием направления сдвига, 6 – зона субдукции. Основные структурные элементы Cибири: ВР – Верхоянский и Арктиды: ЧА – Чукотско-Аляскинский, КО – Колымо-Омолонский, НС – Новосибирский; стрелками обозначен предполагаемый снос детритовых цирконов, пояснения в тексте.

Поступление не характерных для Сибири детритовых цирконов [8] преимущественно мезопротерозойского возраста в рамках наших построений мы ожидаем из приподнятой части Чукотско-Аляскинского фрагмента [14] (рис. 3). Питающей провинцией бассейна Де-Лонга в кембрии также могли быть пространства прилегающих островов Анжу и сходные по геологическому строению террейны Колымо-Омолонской группы, включая Приколымский, Омолонский, Омулевский и другие ныне разобщенные и расположенные вдоль Полоусненско-Колымской сутуры (Колымская структурная петля по [1]) [10]. Основной источник неопротерозойских цирконов мы ожидаем со стороны аккреционных структур активной окраины Де-Лонга (рис. 3). Эдиакарский этап субдукционного магматизма, фиксируемый 40Ar/39Ar-геохронологией [5, 7], вероятно, закончился аккреционным событием и формированием орогена. Реликты этой структуры достоверно неизвестны, тем не менее одним из главных претендентов является юг хребта Менделеева.

Источником также могли быть отдельные поднятия Чукотско-Аляскинского элемента, подробно описанные на о. Врангеля [14]. Впоследствии питающие провинции могли измениться. Нарушение реконструированной трансформной системы, ее окончательное дробление на террейны, разделенные океанским бассейном, произошло в девоне [1, 12]. Признаки рифтогенеза в этом интервале известны и на востоке Сибирской платформы, и в обрамлении. В итоге к концу мезозоя Чукотско-Аляскинский террейн оказался в составе Канадской окраины Лаврентии, а Новосибирский, включая аккреционные структуры Де-Лонга, также как террейны Колымо-Омолонской группы – перераспределены вдоль Таймыро-Верхоянской окраины. В результате закрытия разделявшего их океанического бассейна и последующей коллизии в мелу произошло формирование Полоусненско-Колымской, а затем и Южно-Анюйской сутур. Причем палеомагнитные данные, фиксирующие прогрессирующее во времени перемагничивание на юго-западной периферии Новосибирского архипелага, предполагают уже обратную кинематику перемещений с вращением террейна против часовой стрелки, что подтверждает правдоподобность ротационной модели раскрытия Амеразийской котловины Северного Ледовитого океана [15].

Список литературы

  1. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литоcфеpныx плит теppитоpии CCCP. М: Недpа, 1990. Т. 2. 334 с.

  2. Metelkin D.V., Vernikovsky V.A., Matushkin N.Yu. // Precambrian Research. 2015. V. 259. P. 114–129.

  3. Матушкин Н.Ю., Метелкин Д.В., Верниковский В.А. и др. // ДАН. 2016. Т. 467. № 1. С. 61–66.

  4. Верниковский В.А., Морозов А.Ф., Петров О.В. и др. // ДАН. 2014. Т. 454. № 4. С. 431–435.

  5. Кораго Е.А., Верниковский В.А., Соболев Н.Н. и др. // ДАН. 2014. Т. 457. № 3. С. 315–322.

  6. Чернова А.И., Метелкин Д.В., Матушкин Н.Ю. и др. // ДАН. 2017. Т. 475. № 4. С. 423–427.

  7. Чернова А.И., Метелкин Д.В., Матушкин Н.Ю. и др. // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 9. С. 1261–1280.

  8. Ershova V.B., Lorenz H., Prokopiev A.V., et al. // Gondwana Research. 2016. V. 35. P. 305–322.

  9. Данукалова М.К., Кузьмичев А.Б., Коровников И.В. // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2014. Т. 22. № 4. С. 3–28.

  10. Metelkin D.V., Vernikovsky V.A., Tolmacheva T.Yu., et al. // Gondwana Research. 2016. V. 37. P. 308–323.

  11. Метелкин Д.В., Чернова А.И., Верниковский В.А., Матушкин Н.Ю. // ДАН. 2017. Т. 477. № 3. С. 316–320.

  12. Каныгин А.В., Гонта Т.В., Тимохин А.В. // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 4. С. 447–467.

  13. Метелкин Д.В., Верниковский В.А., Казанский А.Ю. // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 7. С. 883–899.

  14. Соколов С.Д., Тучкова М.И., Моисеев А.В. и др. // Геотектоника. 2017. № 1. С. 3–18.

  15. Чернова А.И., Метелкин Д.В., Верниковский В.А., Матушкин Н.Ю. // ДАН. 2018. V. 481. № 1. С. 61–66.

Дополнительные материалы отсутствуют.