Сравнительная геодинамика формирования Алеутской и Идзу-Бонин-Марианской островодужных систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведен сравнительный анализ геологического строения и геодинамического развития практически одновозрастных Идзу-Бонин-Марианской и Алеутской островодужных систем, первая из которых входит в систему окраинных островодужных систем на западе Тихого океана, вторая — межконтинентальная, располагается между континентальными плитами Евразии и Северной Америки. Обе островодужные системы образуют самостоятельные малые литосферные плиты — Филиппинскую и Берингия. Показано, что Идзу-Бонин-Марианская система возникла под влиянием геодинамического взаимодействия исключительно океанических, включая окраинноморские, плит с основной ролью Тихоокеанской субдукции. Формирование Алеутской системы произошло на начальном этапе за счет отделения Алеутской дугой части меловой коры Пацифики и в результате последующих процессов внутри островодужной системы, связанных с геодинамикой перемещения Североамериканской и Евразийской континентальных плит и косой субдукцией Тихоокеанской плиты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Д. Чехович

Геологический институт РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Vadim@ilran.ru
Россия, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7

А. Н. Сухов

Геологический институт РАН

Email: Vadim@ilran.ru
Россия, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7

М. В. Кононов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: Vadim@ilran.ru
Россия, 117987, Москва,  Нахимовский пр., д. 36

О. Г. Шеремет

Геологический институт РАН

Email: Vadim@ilran.ru
Россия, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7

Список литературы

  1. Богданов Н.А. Глубоководные впадины запада Тихого океана // М.: Недра, 1990. 189 с.
  2. Богданов Н.А., Непрочнов Ю.П. Геология глубоководных впадин Берингова моря // 27-й МГК. История происхождения окраинных и внутренних морей. Симпозиум SW-06.2.3. Доклады. М.: Наука, 1984. Т. 6. Ч. 2. С. 4–11.
  3. Богданов Н.А., Вишневская В.С., Сухов А.Н., Федорчук А.В., Чехович В.Д. Океаническая олистострома западного побережья Алеутской впадины (Берингово море) // Геотектоника. 1982. № 5. С. 74–80.
  4. Богданов Н.А., Гарвер Дж.И., Чехович В.Д., Палечек Т.Н., Леднева Г.В., Соловьев А.В., Коваленко Д.В., Коваленко, Д.В., Соловьев А.В. Обстановки формирования флишоидно-олистостромового комплекса западного побережья Алеутской глубоководной впадины // Геотектоника. 1999. № 5. С. 52–66.
  5. Вержбицкий Е.В., Кононов М.В. Генезис литосферы северной части мирового океана // М.: Научный мир, 2010. 478 с.
  6. Кононов М.В. Тектоника плит северо-запада Тихого океана. М. Наука, 1989. 169 с.
  7. Ландер А.В., Букчин Б.Г., Дрознин Д.В., Кирюшин А.В. Тектоническая позиция и очаговые параметры Хаилинского (Корякского) землетрясения 8 марта 1991 года: Существует ли плита Берингия? // Геодинамика и прогноз землетрясений. Вычислительная сейсмология. М.: Наука, 1994. Вып. 26. С. 103–122.
  8. Литосфера Филиппинского моря // Литосфера окраинных и внутренних морей / М.: Геофизический Центр РАН — Московский центр данных по физике твердой Земли. http// www.wdcb.ru/sep/lithosphere/
  9. Нападенский Г.Б., Шеремет О.Г. Разработка алгоритмов совместного анализа гравитационного и магнитного полей в трёхмерном случае // Разведочная геофизика. 1982. № 94. С. 134–146.
  10. Родников А.Г., Заборинская Л.П., Рашидов В.А., Родкин М.В., Сергеева Н.А. Геотраверс Северо-Китайская равнина — Филиппинское море — Магел лановы горы // Вест. КРАУНЦ. 2007. № 1. Вып. 9. С. 79–89.
  11. Ростовцева Ю.В. Литология палеоцен-эоценовых и эоценовых отложений Командорских островов. Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. М.: ГИН РАН, 1994. 31 с.
  12. Силантьев C.А., Баранов Б.В., Колесов Г.М. Геохимия и петрология амфиболитов хребта Ширшова (Берингово море) // Геохимия. 1985. № 12. С. 1694–1704.
  13. Соколов С.Д. Очерк тектоники Северо-Востока Азии // Геотектоника. 2010. № 6. С. 60–78.
  14. Сухов А.Н., Чехович В.Д., Пресняков С.Л., Лепехина Е.Н., Ландер А.В. Возраст фундамента подводного хребта Ширшова (Берингово море) по результатам исследования цирконов методом U–Pb SHRIMP // ДАН. 2011. Т. 439. № 2. С. 233–239.
  15. Чехович В.Д., Сухов А.Н., Кононов М.В., Паланджян С.А. Геодинамика северо-западного сектора Тихоокеанского подвижного пояса в позднемеловое-раннепалеогеновое время // Геотектоника. 2009. № 4. С. 37–62.
  16. Чехович В.Д., Сухов А.Н., Шеремет О.Г., Кононов М.В. Кайнозойская геодинамика Беринговоморского региона // Геотектоника. 2012. № 3. С. 47–69
  17. Чехович В.Д., Шеремет О.Г., Кононов М.В. Сдвиговая система в земной коре Берингова моря — реликт границы Евразийской и Северо-Американской литосферных плит// Геотектоника. 2014. № 4. С. 3–22.
  18. Чехович В.Д., Сухов А.Н. Геодинамика формирования палеогеновой островной дуги подводного хребта Бауэрса (Берингово море)// ДАН. 2015. Т. 461. № 2. С. 201–206.
  19. Шеремет О.Г. Численное и аналитическое моделирование гравимагнитных полей для изучения глубинных структур коры и перспектив нефтегазоносности // Тектоника и геофизика литосферы. Материалы 35-го Тектонического совещания / M.: ГЕОС. 2002. C. 319–323.
  20. Arculus R.J., Ishizuka O., Bogus K.A. et al. A record of spontaneous subduction initiation in the Izu-Bonin-Mariana arc // Nature Geoscience. 2015. Vol. 8. P. 728–734.
  21. Baranov B.V., Seliverstov N.I., Murav’ev A.V., Muzurov E.L. The Komandorsky Basin as a product of spreading behind a transform plate boundary // Tectonophysics. 1991. Vol. 199. P. 237–269.
  22. Barth G.A., Scheirer D.S., Christeson G.L., Stern R.J., and Scholl D.W. New geophysical constraints on the tectonic history of the Bering Sea // AGU Fall meeting. Abstract 2012 T51D-2625.
  23. Bruns T.R., von Huene R., Culotta R.C., Lewis S.D., Ladd J.W. Geology and petroleum potential of the Shumagin Margin, Alaska // Geology and Resource Potential of the Continental Margin of Western North America and Adjacent Ocean Basins: Beauford Sea to Baja California /D.W. Scholl, A. Grantz, J.D. Vedder (eds.). Circum Pacific Council for Energy and Mineral Resources, Houston, TX. 1987. Vol. 6. P. 157–189.
  24. Calvert A.J., McGeary S. Seismic reflection imaging of ultradeep roots beneeth the eastern Aleutian island arc// Geology. 2013. Vol. 41. No 2. P. 203–206.
  25. Christensen G.L., Bath G.A. Aleutian oceanic crust // Earth Planet. Sci. Lett. 2015. Vol. 426. P. 167–175.
  26. Cooper A.K., Marlow M.S., Ben-Avraham Z. Multichannel seismic evidence bearing on the origin of Bowers Ridge, Bering Sea // Geol. Soc. Am. Bull. 1981. Vol. 92. P. 474–484.
  27. Cooper A.K., Marlow M.S., Scholl D.W. Geologic framework of the Bering Sea crust // Scholl D.W., Grantz A., Vedder J.G. (eds.) Geology and Resource Potential of the Continental Margin of Western North America and Adjacent Ocean Basins: Beauford Sea to Baja California. Circum Pacific Council for Energy and Mineral Resources, Houston, TX. 1987. Vol. 6. P. 73–102.
  28. Cooper A.K., Marlow M.S., Scholl D.W., Stevenson A.J. Evidence for Сenozoic crustal extension in the Bering Sea region // Tectonics. 1992. Vol. 11. No 4. P. 719–731.
  29. Cowan D.S. Revisiting the Baranof-Leech River hypothesis for early Tertiary coastwise transport of the Chugach-Prince Willams terrane // Eart Planet. Sci. Lett. 2003. Vol. 213. No 2. P. 463–475.
  30. Cross R.S., Freymuler J. Evidence for and implication of a Bering Plate based on geodetic measurement from the Aleutians and Western Аlaska // J. Geophysical Research. 2008. Vol. 113. No B07405. P. 1–19.
  31. Deschamp A., Monie P., Lallemand S., Hsu S-K., Yah Y. Evidence for Early Cretaceous oceanic crust trapped in Philippine Sea Plate// Earth Planet. Sci. Lett. 2000. Vol. 179. No. 3-4. P. 503–516.
  32. Domeier M., Shepard D.E., Jacob J., Gaina C., Doubrovin P.V., Torsvik T.H. Intra oceanic subduction spanned the Pacific in the Late Cretaceous-Paleocene // Science Advance. 2017. Vol. 3. No 11. P. 1–5.
  33. Engebretson D.C., Cox A., Gordon R.G. Relative motions between oceanic and continental plates in the Pacific Basin // J. Geophysical Research.Vol. 89. B12. 1984. P. 10291–10310.
  34. Geist E.l., Scholl D.W. Application of continuum models to deformation of the Aleutian Island Arc // J. Geophysical Research. 1992. Vol. 97. B4. P. 4953–4967.
  35. Faccena C., Di Giuseppe E., Funiciello F., Lallemand S., Hunen van J. Control of seafloor aging on the migration of the Izu-Bonin-Mariana trench // Earth Planet. Sci. Lett. 2009. Vol. 288. No 3. P. 386–398.
  36. Fliender M.M., Klemperer S.L. Crustal structure transition from oceanic arc to continental arc, eastern Aleutian Island, Alaska Peninsula// Earth Planet. Sci. Lett. 2000. Vol. 179. No 3-4. P. 567–579.
  37. Gee J.S., Kent P.D. Source of oceanic magnetic anomalies and geomagnetic polarity timescale// Treatise on geophysics. Geomagnetism. 2007. Vol. 5. P. 455–507.
  38. Goes S.,Agrusta R., von Hunen J., Carel F. Subduction-trasition zone interaction: A review// Geosphere. 2017. Vol. 13. No 3. P. 644–664.
  39. Hall C.E., Gurnis M., Sdrolias M., Lavier L., Müller R. Catastrophic initiation of subduction following forced convergence across fracture zones // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. Vol. 212. No 4. P. 15–30.
  40. Holbrook W.S., Lizarralde D., McGeary S., Bangs N., Deibold J. Structure and composition of the Aleutian island arc and implications for continental crustal growth // Geology. 1999. Vol. 27. No 6. P. 31–34.
  41. Hydeman R.D., Currie C.A., Mazzotti S.P. Subduction zone backarcs, mobile belts, and orogenic heat // GSA Today. 2005. Vol. 15. No 2. P. 4–10.
  42. Ishizuka O., Hickey-Vargas R., Arculus R.J., Yogodzinski G.M., Savov I.P., Kusano Y., McCarty A., Brandl Ph.A., Sudo M. Age of Izu-Bonin-Mariana arc basement // Earth Planet. Sci. Lett. 2018. Vol. 481. No 2. P. 80–90.
  43. Jicha B.R., Scholl D.W., Singer B.S., Yogodzinski G.M., Kay S.M. Revised age of Aleutian Island arc formation implies high rate of magma production // Geology. 2006. Vol. 34. No 3. P. 661–664.
  44. Jicha B.R.,Ray S.M., Shaen A.J.,Tibbets A.K., Singer D.W. Evolution of Aleutian arc // Active tectonic and magmatism of Alaska, the Aleutian and Northwest Canada. AGU Fall Meeting, San Francisco, 2014.
  45. Janiszewski H.A., Abers G.A., Shillington D.J., Calkins J.A. Crustal structure along the Aleutian island arc: constrained by active source data// Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2013. Vol. 14. No 8. doi: 10.1002/ggge.20211
  46. Karig D.E. Origin and development of marginal basins in Western Pacific// J. Geophysical Research. 1971. Vol. 76. No 2. P. 2542–2561.
  47. Kelemen P.B., Yogodzinski G.M., Scholl D.W. Along-strike variation in lavas of the Aleutian island arc: Implications for the genesis of high Mg andesite and the continental crust // Inside the Subduction Factory / J. Eiler (ed.). AGU Monograph. 2003. Vol. 138. P. 223–276.
  48. Klemperer S.L., Miller E.L., Grantz A., Scholl D.W. Crustal structure of the Bering and Chukchi shelves: Deep seismic reflection profiles across the North American continent between Alaska and Russia // Geol. Soc. Am. Spec. Paper. 2002. Vol. 360. P. 1–24.
  49. Kogan M.G., Frolov D.I., Vasilenko N.F., Fraymuller J.T., Steblov G.M., Ekstom G., Tikov N.N., Prytkov A.S. Plate coupling and strain in far western Aleutian arc modeled from GPS data // Geophys. Res. Lett. 2017. Vol. 44. No 7. P. 3176–3183.
  50. Lallemand S. Philippine Sea Plate inception, evolution, and consumption with special emphasis on the early stages of Izu-Bonin-Mariana subduction // Progress in Еarth and Planetary Science. 2016. Vol. 4. P. 3–15.
  51. Langseth M.G., Hobart M.A., Horai K. Heat flow in the Bering Sea // J. Geophysical Research. 1980. Vol. 85. B7. P. 3740–3750.
  52. Layer P.W., Scholl D.W., Newberry R.J. Ages of igneous basement from the Komandorsky Islands, Far Western Aleutian Ridge // Eos Trans. AGU. 2007. Vol. 88. No 52. P. 49–56.
  53. Lay T., Ye L., Cheung K.F., Kamamori H., Freymuller J., Steblov G.M., Kogan M.G. Rupture along 400 km of the Bering fracture zone in the Komandorski island earthquake (Mw 7,8) of 17 July 2017 // . Geophys. Res. Lett, 2017. Vol. 44. No 24. P 12161–12169.
  54. Lonsdale S. Paleogene history of the Kula plate // Geol. Soc. Am. Bull. 1988. Vol. 100. No 5. P. 735–754.
  55. Marlow M.S., Cooper A.K., Fisher M.A. Petroleum geology of the Beringian continental shelf // Geology and resource potential of the continental margin of Western North America and adjacent Ocean Basins: Beauford Sea to Baja California / D. Scholl, A. Grantz, J.D. Vedder (eds.). Circum Pacific Council for Energy and Mineral Resources, Houston, TX. 1987. Vol. 6. P. 103–122.
  56. Niu Y. Testing the geologically testable hypothesis on subduction initiation // Sci. Bull. 2016. Vol. 61. P. 1231–1235.
  57. Ogg J.G.. Geomagnetic polarity timescale. Chapter 5 // Gradstein G.M., Schmitz J.G.O.D., Ogg J.M. (Eds.). The geologic timescale. Boston: Elsevier, 2012. P. 85–113.
  58. Plumley P.W., Coe R.S., Byrne T. Paleomagnetism of the Paleocene Ghost Rocks formation, Prince Williams terraine, Alaska // Tectonics. 1983. Vol. 32. No 3. P. 295–314.
  59. Reagan M.K., Carvallo C., Ferre E.C., Godard M. Subduction initiation and ophiolite crust: new insights from IODP drilling // Int. Geol. Rev. 2017. P. 1–12. doi: 10.1080/00206814.2016.1276482.
  60. Ruppert N.A., Kozyreva N.P., Hansen R.A. Review of crustal seismisity in the Aleutian arc and implication of arc deformation // Tectonophysics. 2012. Vol. 522–523. No 4. P. 150–157.
  61. Sandwell D.T., Smith W.H.F. Marine gravity anomaly from Geosat and ERS 1 satellite altimetry // J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102. No. B5. P. 10039–10054.
  62. Sasaki T., Yamazaki T., Ishizuki O. A revised spreading model of the West Philippine basin// Earth Planets Space. 2014. Vol. 66. No 1. P. 66–83.
  63. Sato K., Kawabata H., Scholl D.W., Hyodo H., Takahashi H, Suzuki K, Kamagai H. 40Ar–39Ar dating and tectonic implication of volcanic rocks recovered at IODP Hole U1342 on Bowers Ridge, Bering Sea // Deep Sea Research. Part II. Tropical Study in Oceanography. 23 March, 2015. doi: 10.1016/j.dsr2.2015.03.008
  64. Scheirer D.S., Barth G.A., Scholl D.W., Stern R.J. New magnetic anomaly compilation illuminate the formation of the Aleutian Basin// Abstract OS13B-1706 presented at the 2013 Fall Meeting AGU. San Francisco, California 9-13 December, 2013.
  65. Scholl D.W. Viewing the tectonic evolution of the Kamchatka-Aleutian (KAT) connection with an Alaska crustal extrusion perspective // Volcanism and Subduction: The Kamchatka Region / J. Eichelberger, D. Scholl (eds.). AGU Geophys. Monogr. Ser., Washington, D.C. 2007. Vol. 172. P. 3–35. doi: 10.1029/172GM03
  66. Scholl D.W., Vallier T.L Stevenson A.J. Geologic evolution and petroleum geology of the Aleutian ridge // Geology and resource potential of the continental margin of Western North America and adjacent Ocean Basins: Beauford Sea to Baja California / D.W. Scholl, A. Grantz, J.D. Vedder (eds.). Circum Pacific Council for Energy and Mineral Resources, Houston, TX. 1987. Vol. 6. P. 73–102.
  67. Sdrolias M., Muller D. Controls on back-arc basin formation // Geochem. Geophys. Geosystem. 2006. V. 7. No 4. P. 1–40.
  68. Sharp W.D., Clague D.A. 50-Ma Initiation of Hawaiian-Emperor Bend record major change in Pacific plates motion // Science. 2006. Vol. 315. No 2. P. 1281–1287.
  69. Seton M. Flament N. Whittaker J., Muller D., Gurnis M., Bower D.J. Ridge subduction sparked reorganization of the Pacific plate-mantle system 60–50 years ago // Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42. No 6. P. 1732–1740.
  70. Sheremet O.G. The gravity and magnetic method as a tool determination of petroleum structures and fault zones // 31st Int. Geol. Congress. Abstracts. Rio de Janeiro: Brazilian Geological Society, 2000.
  71. Shillington D.J., Van Avendonk H.J.A., Holbrook W.J., Kelemen P.J., Hornbach M.J. Composition and structure of the central Aleutian island arc from arc-parallel wide-angle seismic data // Geochem. Geophys. Geosystem. 2004. Vol. 5. No 10. P. 1–32.
  72. Steinberger B., Sutherland R., O`Connel R.J. Prediction of Emperor-Hawaii location from revised model of plate motion and mantle flow // Nature. 2004. Vol. 430. P. 167–173.
  73. Stern R.J., Barth G.A., Scheirer D.S., Scholl D.W. Did the Bering Sea form as a Cenozoic Backarc Basin // T34S The Geodynamics of Tectonics. AGU Fall Meeting. 2012.
  74. Stern R.J., Reagan M., Ishuzuka O., Ohara Y., Whattam S. To understand subduction initiation, study forearc crust, to understand forearc crust, study ophiolites // Lithosphere. 2012. DOI: 101130/L183.1
  75. Takahasi N., Kodaira S., Klemperer S.L., TatsumiY., Kaneda Y., Suyehiro K. Crustal structure and evolution of the Mariana intra-oceanic islsnd arc // Geology. 2007. Vol. 35. No 3. P. 203–206.
  76. Tamaki K., Honza E. Global tectonics and formation of marginal basins: Role of the western Pacific // Episodes. 1991. Vol. 14. No 3. P. 224–230.
  77. Tarduno J.A., Bunge H.P., Sleep N., Hansen U. The bend Hawaiian-Emperor hotspot track: Inheriting mantle wind // Science. 2009. Vol. 324. No 6. P. 50–53.
  78. Taylor B., Goodliffe A.M. The West Philippine Basin and initiation of subduction, revisited. // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. No. L12612. DOI: 1029/2004GL020136.
  79. Uyeda S., Kanamory H. Back-Arc opening and the mode of subduction // J. Geophysical Research. 1979. Vol. 84. No. B3. P. 1049–1062.
  80. Uyeda S., Ben Avraham Z. Origin and development of the Philippine Sea // Nature Physical Science. 1972. Vol. 40. P. 176–178.
  81. Van Avendonk H.J.A., Shillington D.J., Hollbrook W.S., Hornba M.J. Inferring crustal Structure in the Aleutian island arc from a spars wide-angle seismic data set // Geochem. Geophys. Geosystem. 2004. Vol. 5. No 8. P. 1–40.
  82. Wanke M., Portnyagin M., Hoernle K., Werner R., Hauff F., van den Bogaard P., Garbe-Schönberg Bowers Ridge (Bering Sea): An Oligocene-Early Miocene island arc // Geology. 2012. Vol. 40. No 2. P. 687–690.
  83. Whittaker J.M., Müller R.D., Sdrolias M. Revised history of Izanagi-Pacific ridge subduction // IBM07 NSF-Margins Workshop. 2007.
  84. Worrall, D.M. Tectonic history of the Bering Sea and the evolution of Tertiary strike-slip basins of the Bering shelf // Geol. Soc. Am. Special Paper. 1991. Vol. 257. 120 p.
  85. Wright N.M., Seton M., Wiliams S.E., Muller R.D. The Late Cretaceous to recent tectonic history of the Pacific Ocean basin // Earth Sci. Rev. 2016. Vol. 154. P. 138–173.
  86. Yogodzinski G.M., Rubenstone J.L, Kay S.M., Kay R.W. Magmatic and tectonic development of the western Aleutians: An oceanic arc in a strike-slip setting // J. Geophysical Resrarch. 1993. Vol. 98. No. B7. P. 11807–11834.
  87. http//www.gebco.net/data_and_products/printable_maps/gebco_world_map/ Accessed July 1, 2018.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема районирования островодужных систем на западе Тихого океана.

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Основные морфоструктуры Идзу-Бонин-Марианской островодужной системы (по данным [87] с изменениями и дополнениями).

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Основные морфоструктуры Алеутской островодужной системы (по данным [87], изменениями и дополнениями).

Скачать (655KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Положение профилей для определения аномалий D — функции в северо-восточной части Алеутской котловины и во внешней части Беринговского шельфа.

Скачать (310KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профильно-объемные изображения аномалий D-функции на уровнях верхнего полупространства по профилям в пределах северо-восточной части Алеутской котловины и внешней части Беринговского шельфа.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Схематическая модель пересечения Аляскинской части Алеутской островодужной системы (с использованием данных [55]).

Скачать (249KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Строение субдукционных зон северо-запада Тихого океана по данным сейсмотомографии (с использованием данных [38]).

Скачать (366KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Схема основных морфоструктур и некоторых тектонических элементов Берингова моря.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Реконструкции положения границы плит Кула-Тихоокеанская Алеутской зоны субдукции: до образования А — по [64], B — по [29], Д — по [80] и после образования Б — по [64], Г — по [29], Е — по [80].

Скачать (3MB)
Метаданные
11. Рис. 10. Изменение положения Алеутского желоба, млн лет (с использованием данных [64]).

Скачать (144KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019