Formation of the Eurasian Basin: Results of the Seismic Data

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article discusses a plate-tectonic model of the formation of the Eurasian Basin based on the results of magnetostratigraphic analysis of linear magnetic anomalies covering the entire basin. According to this model, the Eurasian Basin is underlain by spreading oceanic crust, including wide marginal zones of the Nansen and Amundsen basins. A new reconstruction of formation stages of the Eurasian Basin is proposed, developed by us on the basis of the integrated multichannel seismic reflection data and wide-angle reflection/refraction data with involvement of geological data and materials of the island and coastal framework. The presented data show the superimposed nature of the Gakkel Ridge, which arose as a result of spreading, on the previously existing structural plan of the Eurasian Basin and the tracing of seismic horizons in the sedimentary cover of the basin that are more ancient than the Cretaceous. The stratigraphic reference of the identified complexes was made, the environment of their sedimentation and velocity parameters were clarified, and data on the relief of the unconformity surface were obtained. Based on the results of seismic reflection data, the deposits of the Jurassic‒Early Cretaceous complex of Taimyr Island and the Barents-Kara margin were traced in the sedimentary cover of the Nansen Basin. Based on the results of seismic observations of the CMP, the deposits of the Jurassic‒Early Cretaceous complex of Taimyr Island and the Barents-Kara margin were traced in the sedimentary cover of the Nansen Basin. The development of the Eurasian Basin before the opening of the Fram Strait is noted, and, accordingly, there is no connection with the spreading processes in the North Atlantic.

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Существующая до настоящего времени модель формирования и раскрытия Евразийского бассейна в качестве классического океанического бассейна основана на данных аэромагнитных съемок, по результатам которых была выделена система линейных магнитных аномалий. На основе этих данных разработана плито-тектоническая модель формирования Евразийского бассейна [13, 24‒26, 32].

В соответствии с этой моделью, Евразийский бассейн возник в результате разрастания океанического дна за счет спрединга хребта Гаккеля и перемещения в восточном направлении хребта Ломоносова от Баренцево-Карской континентальной окраины. При этом, на основе магнитостратиграфического анализа выделены линейные магнитные аномалии, покрывающие весь Евразийский бассейн, и утверждается, что спрединг в бассейне, начавшийся на рубеже палеоцена‒эоцена, продолжается с ультрамедленной скоростью. Согласно этому утверждению Евразийский бассейн подстилается спрединговой океанической корой, включая широкие краевые зоны котловин Нансена и Амундсена [6, 27‒29, 30, 33, 34].

Однако проведенный нами анализ карты магнтных аномалий Евразийского бассейна указывает на то, что линейно-ориентированное типичное для океанических бассейнов магнитное поле прослеживается только в центральной части Евразийского бассейна, на остальной его части выделяется хаотично-мозаичное поле, характерное для областей с континентальной корой [9, 10, 16, 17].

Таким образом, трассирование линейных магнитных аномалий на большей части площади котловин Нансена и Амундсена в Сибирском сегменте неоднозначно.

Целью статьи является представить новую поэтапную модель формирования Евразийского бассейна на основе современных сейсмических данных МОГТ и МПВ-МОВ.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Современная протяженность Евразийского бассейна составляет ~ 2000 км. Ширина бассейна изменяется от 900 км, у подводных поднятий Морис Джесуп и Ермак, до 500 км у Лаптевоморского шельфа [1, 3, 5] (рис. 1).

 

Рис. 1. Батиметрическая карта Евразийского бассейна (по данным [1]).

 

На западе тектонической границей Евразийского бассейна служит Баренцево-Карская континентальная окраина, на востоке – хребет Ломоносова и Лаптевоморская континентальная окраина.

В центральной части Евразийского бассейна расположен хребет Гаккеля, который простирается от трансфорной системы Шпицбергена и продолжается вглубь континента в виде обширной области континентального рифтогенеза на шельфе моря Лаптевых [29].

Хребет Гаккеля разделяет Евразийский бассейн на две котловины [1, 8, 11]:

  • котловина Нансена, окаймляющая бассейн со стороны Баренцово-Карской континентальной окраины;
  • котловина Амундсена, прилегающая к хребту Ломоносова.

Котловина Нансена со стороны Баренцево‒Карской окраины в сочетании с примыкающим к ней подъемом характеризуется простым строением склона, который имеет в плане форму пологой, выступающей к северу дуги. С максимальными уклонами отмечены участки склона к северу от архипелагов Земля Франца-Иосифа и Северная Земля. При этом, высота склона, как правило, превышает 2000 м, а его основание располагается на отметках около 3000 м (см. рис. 1).

В котловине Амундсена внешний склон непрерывной полосой различной ширины протягивается вдоль хребта Ломоносова, где он граничит попеременно с подножием хребта и абиссальной равниной. Глубины дна в основании континентального склона изменяются в пределах 3900‒4300 м (зона основания хребта Ломоносова). Верхняя граница склона расположена над платообразными вершинными поверхностями хребта глубиной до 1000 м.

Континентальный склон в море Лаптевых относится к склонам простого строения. Основание склона сдвигается в область меньших глубин, при этом уклон его поверхности возрастает. Нижняя граница склона прослеживается на глубинах от 2000 до 3000 м, верхняя граница прослеживается в пределах 100 м. Повсеместно склон расчленен подводными каньонами и осложнен террасовидными формами протяженностью до 25‒30 км и шириной до 10 км.

Граница абиссальных равнин котловин с хребтом Гаккеля отличается сложной конфигурацией за счет многочисленных гор, плато и депрессий. В рельефе хребта Гаккеля выделяются западный и юго-восточной сегменты, отражающие различную интенсивность проявления тектонических и магматических процессов [11, 20, 21, 28, 29, 36, 38].

В западном сегменте хребта заметно выделяется рифтовая долина шириной 7–20 км и глубиной до 4–4.2 км. Ее крутые борта высотой до 1.5 км разбиты серией сбросов и террасированы. На дне долины располагается серия осевых вулканических хребтов, каждый из которых имеет протяженность 15–50 км и высоту 500–1300 м от дна осевой долины. Они отделяются друг от друга короткими участками долины, содержащими небольшие вулканические конусообразные постройки. Четкая вулканическая и батиметрическая сегментация является линейной и существует при отсутствии каких-либо поперечных сдвиговых нарушений оси хребта.

Рельеф юго-восточной части хребта выражен слабо. Гребневая зона хребта к югу от 81° с.ш. выражена в виде пологих продольных поднятий, протягивающихся вдоль бортов рифтовой долины. Относительное превышение гребневой зоны над окружающей поверхностью континентального основания составляет ~ 100 м. Рифтовая долина вытянута в субмеридиональном направлении и расчленяет континентальное основание между 124° и 126° восточной доготы. Долина характеризуется U-образным поперечным профилем с крутыми структурно-денудационными бортами. Ее глубина относительно гребневой зоны хребта около 300 м; днище широкое (местами ˃10 км) и плоское с единичными выступами на 200‒300 м.

Морфологическая структура хребта Гаккеля четко прослеживается в виде цепочек аномалий поля силы тяжести, расположенных симметрично по разные стороны от рифтовой зоны хребта. При этом, в глубоководной части бассейна, в зонах перехода к Евразийскому шельфу и к хребту Ломоносова, явно выраженных аномалий не наблюдается [1, 8, 18, 28] (рис. 2).

 

Рис. 2. Карта аномалий поля силы тяжести Евразийского бассейна (по данным [1]). Даны системы: “акватория–аномалии” – в свободном воздухе; “суша‒аномалии” – в редукции Буге σ = 2.67 г/см3.

 

При детальном анализе магнитометрических данных, линейные магнитные аномалии параллельные хребту Гаккеля в протяженных перефирийных зонах Евразийского бассейна, практически, не прослеживаются. Существуют отдельные выходы верхнемантийного субстрата в область осадочного чехла [17, 20] (рис. 3).

 

Рис. 3. Карта магнитных аномалий Евразийского басейна (по данным [1]). Дана цифровая модель с размером ячейки 2 × 2 км.

 

Отсутствие строгой доказательной базы существования линейных магнитных аномалий, а также несовершенство метода их идентификации, датировки и хроностратиграфической оценки не позволяет использовать эти данные для обоснования условий формирования Евразийского бассейна.

ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Современные комплексные геолого-геофизические данные показывают:

  • наложенный характер хребта Гаккеля на ранее существовавший структурный план Евразийского бассейна [20‒22, 38, 39];
  • асимметричность морфологии котловин Амундсена и Нансена;
  • прослеживание в осадочном чехле бассейна по сейсмическим данным более древних, чем меловые сейсмических горизонтов [10‒12];
  • развитие Евразийского бассейна до раскрытия пролива Фрама [14, 15, 31];
  • отсутствие связи со спрединговыми процессами в Северной Атлантике.

Основным источником информации о строении осадочного чехла, при отсутствии бурения, являются сейсмические данные, а также основной тип сейсмических отражений (оси синфазности), имеющий значительную геологическую информацию, который связан со слоями осадочного чехла с преобладанием когерентной составляющей.

Амплитуда отражения пропорциональна разности акустической жесткости на контакте двух слоев. Резкий сжатый градиент будет способствовать созданию динамически сильного отражения. В случае плавного растянутого градиента изменения акустической жесткости сейсмическое отражение может появиться в резко ослабленном выражении [4].

Характер перепада акустической жесткости пород осадочного чехла связан с природой седиментации, которая характеризуется интенсивным либо слабым осадконакоплением и его перерывом [2, 4, 24]. Однако мы учитываем, что трещиноватые зоны, неровности (изгибы) поверхностей пласта и флюидонасыщение рассеивают и поглощают энергию упругих колебаний, приводя также к изменению акустической жесткости.

По результатам сейсмических исследований МОГТ и МПВ-МОВ выполнена следующая стратиграфическая интерпретация [4, 26]:

  • стратиграфическая привязка выделенных комплексов;
  • установление генетических единых толщ;
  • исследование обстановки их седиментации;
  • изучение рельефа поверхности несогласий;
  • оценка скоростных параметров комплексов и глубин палеобассейнов.

Главными критериями при определении расслоенности осадочного чехла по сейсмическим данным являются характерные признаки вида сейсмических отражений и интервальные скорости выделенных комплексов.

В Евразийском бассейне интервальные скорости составляют:

  • 1.8‒3.5 км/с (в кайнозойских отложениях);
  • 3.3–4.3 км/с (в меловых отложениях);
  • > 4.5 км/с (в верхнеюрских отложениях).

На ранней стадии развития (триас‒юра) Северного Ледовитого океана начался этап рифтогенеза и распада континентов, постепенное погружение блоков континентальной коры и формирование мелководных морских бассейнов [7, 16].

В итоге, на обширных пассивных континентальных окраинах Северного Ледовитого океана в мезозое начали формироваться осадочные бассейны, подстилаемые в различной степени утоненной, а в зонах сильного растяжения, возможно, безгранитной корой.

В составе осадочного чехла Северного Ледовитоно океана по литологическому составу выделяются верхний и нижний структурные этажи, которые соответствуют двум тектоно-стратиграфическим комплексам. Отложения верхнего структурного этажа представлены морскими глинисто-сланцевыми формациями, нижнего этажа – терригенными образованиями [18].

Идентификация стратиграфических единиц разреза, сложенных согласно залегающими генетически связанными осадочными комплексами, их выдержанность по простиранию, близкими значениями интервальной скорости, а также их конфигурация и взаимосвязь сейсмофациальных единиц внутри общей схемы седиментационных комплексов, основана (при отсутствии данных бурения) на сейсмических данных.

Границы осадочных комплексов подошвенного налегания, кровельного прилегания и среза на сейсмических разрезах выделяются по особенностям отраженных волн, связанных с пространственными ограничениями отражающих границ. Верхняя и нижняя границы осадочных комплексов на разрезе обычно представлены либо угловыми несогласиями, либо эквивалентными им согласными границами.

Структура осадочного чехла Евразийского бассейна базируется, в основном, на результатах российских сейсмических данных МОГТ и МПВ-МОВ.

Схема стратиграфии осадочного чехла Северного Ледовитого океана, в связи с отсутствием данных бурения в районах глубоководной части акватории, в настоящее время не существует. В основе предложенных схем расслоенности осадочного чехла Северного Ледовитого океана нами были использованы:

  • данные скважины ACEX-302, расположенной на хребте Ломоносова;
  • материалы глубоких буровых скважин Попкорн, Даймонд, Клондайк нефтедобывающих компаний США в западном секторе Чукотского шельфа;
  • данные по геологии островных поднятий Арктического шельфа.

На основе данных скважины ACEX-302 глубиной 420 м, увязанных с сейсмическими профилями, построена стратиграфия осадочной толщи хребта Ломоносова (рис. 4).

 

Рис. 4. Фрагмент сейсмического профиля AWI-91090 с корреляцией и синтетическая сейсмограмма, отображающая стратиграфию по скважине ACEX (по данным [29]), модель ACEX и состав осадков (по данным [34]).

Показаны в центральной части профиля AWI-91090 плотностные (LR3‒LR6) и скоростные (U1/2‒U3) записи по данным скважины ACEX.

 

В осадочном чехле Арктического бассейна выделены две основные литостратиграфические единицы с пологим залеганием:

  • отложения миоцена‒плейстоцена (18.2‒ 0 млн лет);
  • отложения эоцена (56.2‒44.4 млн лет).

Отложения миоцена‒плейстоцена с размывом залегают на отложениях эоцена [23]. Ниже отложений эоцена залегают синрифтовые осадки в наклоненных блоках, вероятно, палеоценового, мелового и верхнеюрского возрастов, которые непрерывно прослеживаются через транзитную зону с Евразийского шельфа на хребет Ломоносова. По данным ГСЗ отложения палеоценового и мелового возраста на хребте Ломоносова перекрывают, вероятнее всего, верхнеюрские‒триасовые отложения (условно – метаосадочный слой) мощностью до 5 км со скоростью P-волн до 5.3 км/с [16, 19].

По результатам бурения на островных поднятиях Арктического шельфа получены отложения от нижнего карбона до кайнозоя [2].

В скважине Грумантская (о. Западный Шпицберген) выделяются сверху вниз:

  • песчано-алевритовые отложения палеогена;
  • алевриты и аргиллиты нижнемелового возраста;
  • верхнеюрские аргиллиты и глинистые алевролиты; карбонатные аргиллиты триасовой системы;
  • кремнистые породы верхней перми и доломиты нижнего отдела перми.

Для меловых и юрских терригенных пород пластовые скорости P-волн по данным сейсмокаротажа повышаются от 4 км/с.

Скважина Нагурская, расположенная на острове Земля Александры архипелага Земля Франца-Иосифа, вскрыла горизонтально залегающие осадочные породы (сверху вниз):

  • покровы базальтов с пластами глин, алевролитов и аргиллитов баррем-аптского возраста;
  • среднетриасовые алеврито-глинистые породы; нижнетриасовые аргиллиты;
  • известняки верхнего карбона и песчано-алевритовые отложения нижнего карбона. Скорости продольных волн в отложениях изменяются в широком диапазоне от 2.6 км/с до 5.3 км/с.

В скважине о. Хейса архипелага Земля Франца-Иосифа были вскрыты алеврито-глинистые отложения среднего и верхнего триаса. Интервальные скорости в осадочных породах составляют 4.0‒5.1 км/с.

Таким образом, на основе этих данных и результатов комплексных геолого-геофизических исследований было определено, что осадочный чехол прогибов переходных зон Северного Ледовитого Океана “шельф‒глубоководные области океанов” представлен, в основном, верхнетриасовыми, верхнеюрскими и мел‒кайнозойскими отложениями [2, 17, 18, 20].

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Предлагаемая геофизическая модель формирования и развития Евразийского бассейна основана на результатах сейсмических исследований МОГТ и МПВ-МОВ [1, 3, 9‒11, 19, 20, 35‒37, 39] (рис. 5).

 

Рис. 5. Карта сейсмической изученности Евразийского бассейна (по данным [1]).

1 – российские сейсмические профили; 2 – сейсмические профили зарубежных компаний; 3 – сонобуи; 4 – положение скважин ACEX (Arctic Coring Expedition), проект IOD.

 

В настоящее время единственным профилем в Евразийском бассейне, который пересек бассейн от Баренцево‒Карского шельфа до хребта Ломоносова, является сейсмический профиль 2014-07, проведенный в 2014 г. ОАО “Мурманская Арктическая геологическая экспедиция” (ОАО “МАГЭ”, г. Мурманск, Россия).

Осадочные комплексы

В результате интерпретации глубинного разреза и анализа скрости P-волн сейсмического профиля 2014-07, пересекающего Евразийский бассейн, в двух структурных этажах осадочного бассейна прослежены пять осадочных комплексов (далее – комплексы), разделенных несогласиями (рис. 6, рис. 7).

 

Рис. 6. Глубинный разрез Евразийского бассейна по сейсмическому профилю 2014-07 (по данным [1]).

1 – дно; 2‒7 – несогласие: 2 – мессинское (MU), 3 – региональное (предмиоценовое) (RU), 4 – эоценовое (EoU), 5 – посткампанское (pCU), 6 – брукское (BU), 7 – нижнемеловое (LCU); 8 – разрывные нарушения; 9‒10 – поверхность фундамента: 9 – океанического, 10 – кристаллического.

 

Рис. 7. Скоростной разрез по сейсмическому профилю 2014-07 (по данным [3]).

1‒6 – несогласие: 1 – мессинское (MU), 2 – региональное (предмиоценовое) (RU), 3 – эоценовое (EoU), 4 – посткампанское (pCU), 5 – брукское (BU), 6 – нижнемеловое (LCU); 7‒8 – поверхность фундамента: 7 – океанического, 8 – кристаллического; 9 – скорость сейсмических волн (укажите единицы); 10 – положение сонобуев.

 

Миоцен‒четвертичный комплекс. Этот осадочный комплекс выявлен над региональным предмиоценовым несогласием RU. Скорость P-волн в данном комплексе составляет 1.8‒1.9 км/с. Мощность комплекса изменяется от 0.6‒0.7 км в котловине Амундсена до 1.3‒1.4 км в котловине Нансена. В комплексе прослеживаются динамически слабо выраженные отражения, характерные для осадконакопления в высокоэнергетической обстановке.

Средне-верхнеэоценовый‒олигоценовый комплекс. Данный комплекс осадков прослеживается между региональным RU и нижнеэоценовым EoU несогласиями. Скоролсть P-волн комплекса изменяется от 2.3 до 3.2 км/с (см. рис. 6).

В комплексе регистрируются высокоамплитудные отражения, свойственные отложениям, которые формируются в условиях пониженной энергетической обстановки, т.е. тогда, когда возникают наиболее компактная текстура и структура пород, приводящие к максимальным отражающим свойствам волновой энергии от их поверхности.

Мощность комплекса в котловине Нансена увеличивается в направлении к хребту Гаккеля от ~ 1.5 до ~ 2 км, в котловине Амундсена от нескольких сотен метров до ~ 1.7 км. В котловинах Нансена и Амундсена комплекс выклинивается при приближении к хребту Гаккеля.

Палеоцен‒нижнеэоценовый комплекс. Этот комплекс прослеживается между нижнеэоценовым EoU и посткампанским pCU несогласиями (см. рис. 7). Регистрируемое волновое поле данного комплекса соответствует отложениям, формирующимся в слабой энергетической обставновке. Скорость P-волн в комплексе изменяется от 2.8‒3.1 км/с в котловине Амундсена до 3.4‒3.5 км/с в котловине Нансена. Мощность комплекса в котловине Амундсена не превышает 1.5 км, в котловине Нансена увеличивается до 2 км.

Верхнемеловой комплекс. Этот комплекс прослеживается в котловине Нансена между посткампанским pCU и брукским BU несогласиями, в котловине Амундсена между посткампанским несогласием pCU и поверхностью кристаллического фундамента (см. рис. 6).

Регистрируемое волновое поле данного комплекса указывает на низкие энергетические условия формирования отложений. В комплексе котловины Амундсена скорость P-волн составляет 3.3‒3.4 км/с при мощности комплекса ~ 1 км, в котловине Нансена скорость P-волн превышает 4.3 км/с при мощности комплекса > 1.5 км.

Нижнемеловой комплекс. Комплекс прослеживается в котловине Нансена между брукским BU и нижнемеловым LCU несогласиями (см. рис. 6). Cкорость P-волн не превышает 4.7 км/с при мощности комплекса < 1 км.

Верхнеюрский комплекс. В котловине Нансена комплекс расположен между нижнемеловым LCU несогласием и кристалическим фундаментом (см. рис. 6). Мощность комплекса ~ 2 км со скоростью P-волн 4.8‒4.9 км/с.

По данным МОГТ комплекс прослеживается от Притаймырского шельфа на континентальный склон и подножие котловины Нансена и представляет собой основание осадочного чехла верхнеюрского возраста, что хорошо согласуется с результатами бурения на островах Арктического шельфа и геологическими данными сопредельной суши (см. рис. 6).

Комплекс перекрывает фундамент, представленный сложными дислоцированными палеозойскими отложениями Таймырской складчатой системы [2, 22, 39].

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Формирование Евразийского бассейна

Результаты сейсмических исследований Евразийского бассейна и геологические данные подтверждают, что начальная фаза континентального рифтогенеза (растяжение) и, соответственно, формирование Евразийского бассейна началась предположительно в верхнеюрское время (~ 160 млн лет) [11]. В настоящее время Евразийский бассейн представляет собой типичный рифтогенный бассейн, расположенный между Барецево-Карской конинентальной окраиной и хребтом Ломоносова (рис. 8, рис. 9).

 

Рис. 8. Временной разрез по сейсмическому профилю 90701 (по данным [3]).

На врезке: показано (жирная линия красным) положение профиля 90701.

1 – дно; 2‒7 – несогласие: 2 – мессинское (MU), 3 – региональное (предмиоценовое) (RU), 4 – эоценовое (EoU), 5 – посткампанское (pCU), 6 – брукское (BU); 7 – нижнемеловое (LCU); 8 – разрывные нарушения; 9 – поверхность кристаллического фундамента.

 

Рис. 9. Карта мощности осадочного чехла (по данным [3]).

1 – изопахиты.

 

При этом следует отметить, что отсутствие сдвиговой системы нарушений в зоне сочленения хребта Ломоносова с континентальной окраиной Сибири указывает на то, что в период формирования Евразийского бассейна хребет Ломоносова перемещался в ансамбле структур в составе Северо-Амереканской литосферной плиты и не менял своего положения [10].

В позднем олигоцене (~ 25 млн лет) в ослабленной зоне Евразийского бассейна континентальный рифтогенез сменяется спредингом и формированием хребта Гаккеля.

Полученные результаты противоречат данным магнитостратиграфии, в соответствии с которыми спрединг и последовавшее формирование Евразийского бассейна начался на рубеже палеоцена‒эоцена (55‒57 млн лет). Интерпретация результатов драгирования также позволяет считать хребет Гаккеля новейшей морфоструктурой Евразийского бассейна и обосновать природу полосовых магнитных аномалий протрузией субстрата в верхние горизонты земной коры [22].

Выделяющиеся в рельефе дна Евразийского бассейна разрывные нарушения представлены в основном сбросами. Они позволяют рассматривать хребет Гаккеля как крупную горстообразную структуру в осевой части Евразийского бассейна. Мощные нарушения ограничивают хребет Гаккеля, который представляет собой вулканическое сооружение с рифтовой долиной в его сводовой части, являющуюся структурой оседания.

Относительный возраст хребта Гаккеля определяется по сейсмическим данным только по положению мест, где хребет прорывает (протрузии) осадочный чехол. Четко выделяется протрузивный характер соотношений океанического фундамента и осадочного чехла. Протрузии верхнего субстрата прорывают весь осадочный чехол и выходят в водную толщу. По данным сейсмостратиграфии возраст океанического фундамента является позднекайнозойским.

По сейсмическим данным профиля 2014-07 хребет Гаккеля, возникший после сформировавшихся осадочных комплексов Евразийского бассейна, прорывает их, разделив бассейн на две котловины – Нансена и Амундсена. При этом, окончательное формирование континентального склона и погружение Евразийского бассейна до абиссальных глубин началось в миоцене и продолжается в настоящее время.

Следовательно, спрединг и формирование океанической коры в Евразийском бассейне начались не ранее чем 18‒20 млн лет назад.

Таким образом, полученные в последние годы новые сейсмические и геологические данные противоречат хронологической трактовке магнитных аномалий, позволяющих раскрывать Евразийский бассейн на всю современную ширину и, соответственно, считать всю кору бассейна океанической.

Одной из особенностей структуры распределения осадочного чехла в Евразийском бассейне является то, что в его юго-восточной части мощность отложений как в котловинах Нансена и Амундсена (~ 5 км), так и в осевой части хребта Гаккеля (~ 2 км) значительно больше, чем в северо-западной части, в которой мощность не превышает ~ 1 км. Эти результаты сделаны на основе анализа карты мощности осадочного чехла Арктического бассейна, построенной по результатам переобработки материалов MOB, МОГТ, МПВ и ГСЗ, которые, начиная с 1960-х годов, выполнены российскими и зарубежными исследователями [3] (см. рис. 9).

Повышенная мощность осадочного чехла в юго-восточной части Евразийского бассейна приводит к тому, что эта часть Евразийского бассейна представляет собой фрагмент растянутой континентальной коры.

ВЫВОДЫ

Основные выводы по результатам проведенного исследования формирования Евразийского бассейна на основе результатов анализа комплексных геолого-геофизических данных следующие.

  1. Анализ магнитометрических данных показал дискретность выделенных в котловинах Евразийского бассейна магнитных аномалий, вызванных системой протрузий, и не подтверждает их непрерывность и линейность.
  2. Сейсмическими и геологическими исследованиями прослеживаются юрско‒раннемеловые осадочные комплексы на континентальном склоне котловины Нансена со стороны о. Таймыр и Баренцево-Карской окраины. От южной части хребта Ломоносова и лаптевоморского шельфа осадочный чехол начинается с апта, перекрывая позднекиммерийское складчатое основание, что указывает на то, что Евразийский бассейн возник задолго до начала спрединга – на ~ 140‒120 млн лет раньше.
  3. По данным сейсмических исследований возраст хребта Гаккеля миоцен‒четвертичный.
  4. Прилаптевоморская часть Евразийского бассейна является фрагментом растянутой континентальной коры.

Благодарности. Авторы благодарны коллегам М.В. Иванову и Н.Е. Леоновой (ВНИИОкеангеология, г. Санкт-Петербург, Россия) за обсуждение результатов и помощь в подготовке материалов. Авторы признательны рецензенту Ю.Л. Ребецкому (ИФЗ РАН, г. Москва, Россия) и анонимному рецензенту за полезные комментарии и редактору М.Н. Шуплецовой (ГИН РАН, г. Москва, Россия) за тщательное редактирование.

Финансирование. Исследование проведено авторами без привлечения финансирования.

Соблюдение научной этики. Авторы заявляют, что не имеют конфликта интересов.

×

About the authors

V. A. Poselov

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Author for correspondence.
Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

O. E. Smirnov

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

A. S. Zholondz

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

S. M. Zholondz

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

A. L. Piskarev

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

S. N. Tabyrtsa

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

E. V. Brui

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

K. I. Bulatkina

Academician Gramberg All-Russia Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean

Email: v.poselov@vniio.ru
Russian Federation, 1, Angliysky Ave., Saint Petersburg, 190121

References

  1. Арктический бассейн (геология и морфология). – Под ред. В. Д. Каминского. – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2017. 291 с.
  2. Бро Е.Г., Верба В.В., Верба М.Л., Пчелина Т.М., Шварц В.Л., Школа И.В., Иванов Г.А., Стариков В.П., Тюремов В.А., Моисеенко У.И., Чадович Т.З. Физические свойства горных пород Баренцевоморского региона. – Под ред. И.С. Грамберга – Апатиты: Кольский филиал АН СССР. 1987. 81 с.
  3. Буценко В.В., Киреев А.А., Безумов Д.В., Поселова Л.Г., Леонова Н.Е., Смирнов О.Е., Караев Г.Н., Жолондз А.С., Бруй Е.В., Табырца С.Н., Булаткина К.И. Согласованная скоростная модель и актуализированная карта мощности осадочного чехла Арктического бассейна на основе современной обработки новых сейсмических данных. – В сб.: 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов, посвященный 70-летию НИИГА‒ВНИИОкеангеология. – Под ред. В.Д. Каминского, Г.П. Аветисова, В.Л. Иванова – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2018. 554с.
  4. Вейл П.Р., Грегори А.П., Митчем Р.М. (мл.), Шерифф Р.Е. Сейсмическая стратиграфия. – Под ред. Ч. Пейтона – М.: МИР, 1982. 375 с.
  5. Виноградов В.А., Гусев Е.А., Лопатин Б.Г. Возраст и структура осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России. – В сб.: Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. – Под ред. Г.П. Аветисова – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2004. Т. 5. С. 202‒212.
  6. Глебовский В.Ю., Каминский В.Д., Минаков А.Н., Меркурьев С.А., Чилдерс В.А., Брозина Д.М. История формирования Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана по результатам геоисторического анализа аномального магнитного поля // Геотектоника. 2006. № 4. С. 21‒42.
  7. Грамберг И.С. Сравнительная геология и минерагения океанов и континентальных окраин с позиций стадийного развития океанов. – В кн.: Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. – Под ред. Д.А. Додина, В.С. Суркова. – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. С. 17‒34.
  8. Гусев Е.А., Зайончек А.В., Мэннис М.В., Рекант П.В., Рудой А.С., Рыбаков К.С., Черных А.А. Прилаптевоморское окончание хребта Гаккеля. – В кн.: Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. – Под ред. – И.С. Грамберга – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. Т. 4. С. 40–54.
  9. Дараган-Сущов Ю.И., Дараган-Сущова Л.А., Поселов В.А. К вопросу о стратиграфии осадочного чехла Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана. – В кн.: Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. – Под ред. И.С. Грамберга – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. Т. 4. С. 103–113.
  10. Дараган-Сущова Л.А., Петров О.В., Дараган-Сущов Ю.И., Рукавишникова Д.Д. Новый взгляд на геологическое строение осадочного чехла моря Лаптевых // Региональная геология и металлогения. 2010. № 41. С. 5‒16.
  11. Дараган-Сущова Л.А., Поселов В.А., Дараган-Сущов Ю.И. Сейсмогеологический анализ моделей развития Евразийского бассейн. – В кн.: Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. Под ред. – Г.П. Аветисова – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2004. Т. 5. С. 111–124.
  12. Дараган-Сущова Л.А., Соболев Н.Н., Петров Е.О., Гринько Л.Р., Петровская Н.А., Дараган-Сущов Ю.И. К обоснованию стратиграфической привязки опорных сейсмических горизонтов на восточно-арктическом шельфе и в области Центрально-Арктических поднятий // Региональная геология и металлогения. 2014. № 58. С. 5‒21.
  13. Карасик А.М. Магнитные аномалии хребта Гаккеля и происхождение Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана. – В кн.: Геофизические методы разведки в Арктике. – Под ред. Р.М. Деменицкой – Л.: НИИГА, 1968. Т. 5. С. 8–19.
  14. Ким Б.И., Евдокимова Н.К., Харитонова Л.Я. Фундамент и осадочный чехол восточно-арктического шельфа России // Геология нефти и газа. 2016. № 3. С. 14‒27.
  15. Кириллова-Покровская Т.А. Разработка актуализированной геологической модели моря Лаптевых и сопредельных глубоководных зон для уточнения оценки его углеводородного потенциала // Разведка и охрана недр. 2017. № 10. С. 30‒38.
  16. Лаверов Н.П., Лобковский Л.И., Кононов М.В., Добрецов Н.Л., Верниковский В.А., Соколов С.Д., Шипилов Э.В. Геодинамическая модель развития Арктического бассейна и примыкающих территорий для мезозоя и кайнозоя и внешняя граница континентального шельфа России // Геотектоника. 2013. № 1. С. 3–35. doi: 10.7868/S0016853X13010050
  17. Пискарев А.Л. Строение фундамента Евразийского бассейна и центральных хребтов Северного Ледовитого океана // Геотектоника. 2004. № 6. С. 49–66. doi: 10.1134/S0016853X18060061
  18. Погребицкий Ю.Е. Раскрытие Северного Ледовитого океана и сопутствующие геологические процессы на окружающих континентах // Региональная геология и металлогения. 1997. № 7. С. 129‒136.
  19. Поселов В.А., Аветисов Г.П. Российские Арктические геотраверсы. – Под ред. В.Д. Каминского – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2011. 172 с. (Тр. НИИГА‒ВНИИОкеангеология. Т. 220).
  20. Рекант П.В. Гусев Е.А. Сейсмогеологическая модель строения осадочного чехла прилаптевоморской части хребта Ломоносова и прилегающих глубоководных котловин Амундсена и Подводников // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 11. С. 1497‒1512.
  21. Рекант П.В., Гусев Е.А. Структура и история формирования осадочного чехла рифтовой зоны хребта Гаккеля (Северный Ледовитый океан) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 9. С. 1634‒1640. doi: 10.15372/GiG20160903
  22. Трухалев А.И., Шулятин О.Г. Геология Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана – свидетельство в пользу концепции расширяющейся Земли. – В сб.: 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов, посвященный 70-летию НИИГА‒ВНИИОкеангеология. – Под ред. В.Д. Каминского, Г.П. Аветисова, В.Л. Иванова – СПб.: ВНИИОкеангеология, 2018. С. 56–73.
  23. Черных А.А. Крылов А.А. Седиментогенез в котловине Амундсена в свете геофизических данных и материалов бурения ACEX (IODP-302) // ДАН. 2011. Т. 440. № 4. С. 516‒520.
  24. Шипилов Э.В., Лобковский Л.И., Шкарубо С.И., Кириллова Т.А. Гединамические обстановки в зоне сопряжения хребта Ломоносова и Евразийского бассейна с континентальной окраиной Евразии // Геотектоника. 2021. № 5. С. 3‒26. doi: 10.31857/S0016853X21050076
  25. Backman J., Jakobsson M., Frank M., Sangiorgi F., Brinkhuis H., Stickley C., O’Regan M., Lovlie R., Palike H., Spofforth D., Gattacecca J., Moran K., King J., Heil С. Age model and core-seismic integration for the Cenozoic Arctic Coring Expedition sediments from the Lomonosov Ridge // Paleoceanography. 2008. Vol. 23. Art. PA1S03. doi: 10.1029/2007PA00147
  26. Backman J., Moran К. Expanding the Cenozoic paleoceanographic record in the Central Arctic Ocean: IODP Expedition-302 synthesis // Central Europ. J. Geosci. 2009. Vol. 1. No. 2. P. 157‒175. doi: 10.2478/vl0085-009-0015-6
  27. Brozena J.M., Childers V.A., Lawver L.A., Gahagan L.M., Forsberg R., Faleide J.I., Eldholm O. New aerogeophysical study of the Eurasia Basin and Lomonosov Ridge: Implications for basin development // Geology. 2003. Vol. 31. No. 9. P. 825–828. doi: 10.1130/G19528
  28. Bruvoll V., Kristoffersen Y., Coakley B.J., Hooper J.R. Hemipelagic deposits on the Mendeleev and Alpha sub-marine ridges in the Artie Ocean: Acoustic stratigraphy, depositional environment and inter-ridge correlation calibrated by the ACEX results // Marin. Geophys. Res. 2010. Vol. 31. P. 149‒171. doi: 10.1007/sll001-010-9094-9
  29. Cochran J.R., Kurras G.J., Edwards M.H., Coakley B.J. The Gakkel Ridge: Bathymetry, gravity anomalies, and crustal accretion at extremely slow spreading rates // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 108 (B2). Art. 2116. doi: 10.1029/2002JB001830
  30. Cochran J.R. Seamount volcanism along the Gakkel Ridge, Arctic Ocean // Geophys. J. Int. 2008. Vol. 174. P. 1153–1173. doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03860.x
  31. Engen Ø., Faleide J.I., Dyreng T.K. Opening of the Fram Strait gateway: A review of plate tectonic constraints // Tectonophysics. 2008. Vol. 450. P. 51–69. Doi: //doi.org/10.1016/j.tecto.2008.01.002
  32. Jokat W., Ickrath M., O’Connor J. Seismic transect across the Lomonosov and Mendeleev ridges: Constraints on the geological evolution of the Amerasia Basin, Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2013. Vol. 40. Is. 19. P. 5047‒5051. doi: 10.1002/grl.50975
  33. Jokat W., Micksch U. Sedimentary structure of the Nansen and Amundsen basins, Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. doi: 10.1029/2003GL018352
  34. Jokat W. The sedimentary structure of the Lomonosov Ridge between 88° N and 80° N // Geophys. J. Int. 2005. Vol. 163. P. 698‒726. doi: 10.1111/j.1365-246X.2005.02786.x
  35. Langinen A.E., Lebedeva-Ivanova N.N., Gee D.G., Zamansky Yu.Ya. Correlation between the Lomonosov Ridge, Marvin Spur and adjacent basins of the Arctic Ocean based on seismic data // Tectonophysics 2009. Vol. 472. Is. 1‒4. P. 309–322. doi: 10.1016/j.tecto.2008.05.029
  36. Moran K., Backman J. and IODP Expedition 302 Science Party. The Arctic Coring Expedition (ACEX) Recovers A Cenozoic History of the Arctic Ocean // Oceanography. 2006. Vol. 19. No. 4. P.162‒167. doi: 10.5670/oceanog.2006.14
  37. Moran K., Backman J., Brinkhuis H., Clemens S.C., Cronin T., Dickens G.R., Eynaud F., Gattacceca J., Jakobsson M., Jordan R.W., Kaminski M., King J., Koc N., Krylov A., Martinez N., Matthiessen J., McInroy D., Moore T.C., Onodera J., O′Regan M., Palike H., Rea B., Rio D., Sakamoto T., Smith D.S., Stein R., John K.St., Suto I., Suzuki N., Takahashi K., Watanabe M., Yamamoto M., Frank M., Kubik P., Jokat W., Kristoffersen Y. The Cenozoic palaeo-environment of the Arctic Ocean // Nature. 2006. Vol. 441. P. 601‒605. doi: 10.1038/nature04800
  38. Nikishin A.M., Gaina C., Petrov E.I., Malyshev N.A., Freiman S.I. Eurasia Basin and Gakkel Ridge, Arctic Ocean: Crustal asymmetry, ultra-slow spreading and continental rifting revealed by new seismic data // Tectonophysics. 2018. Vol. 746. P. 64‒82. doi: 10.1016/j.tecto.2017.09.006
  39. Sekretov S.B. Structure and tectonic evolution of the Southern Eurasia Basin Arctic Ocean // Tectonophysics. 2002. Vol. 351. No. 3. P. 193–243. doi: 10.1016/S0040-1951(01)00278-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Bathymetric map of the Eurasian basin (according to [1]).

Download (1MB)
3. Fig. 2. Map of gravity field anomalies in the Eurasian basin (based on data [1]). The systems are given: "water area-anomalies" - in free air; "land-anomalies" - in Bouguer reduction σ = 2.67 g/cm3.

Download (1MB)
4. Fig. 3. Map of magnetic anomalies of the Eurasian basin (according to [1]). A digital model with a cell size of 2 × 2 km is given.

Download (1MB)
5. Fig. 4. Fragment of seismic profile AWI-91090 with correlation and synthetic seismogram showing stratigraphy along the ACEX well (according to [29]), ACEX model and sediment composition (according to [34]). Density (LR3-LR6) and velocity (U1/2-U3) records from the ACEX well data are shown in the central part of the AWI-91090 profile.

Download (481KB)
6. Fig. 5. Map of seismic study of the Eurasian basin (according to [1]). 1 - Russian seismic profiles; 2 - seismic profiles of foreign companies; 3 - sonobuoys; 4 - position of ACEX (Arctic Coring Expedition) wells, IOD project.

Download (1MB)
7. Fig. 6. Depth section of the Eurasian basin along seismic profile 2014-07 (based on data [1]). 1 - bottom; 2-7 - unconformity: 2 - Messinian (MU), 3 - regional (pre-Miocene) (RU), 4 - Eocene (EoU), 5 - post-Campanian (pCU), 6 - Brooks (BU), 7 - Lower Cretaceous (LCU); 8 - discontinuities; 9-10 - basement surface: 9 - oceanic, 10 - crystalline.

Download (799KB)
8. Fig. 7. Velocity section along seismic profile 2014-07 (based on data [3]). 1-6 - unconformity: 1 - Messinian (MU), 2 - regional (pre-Miocene) (RU), 3 - Eocene (EoU), 4 - post-Campanian (pCU), 5 - Brooks (BU), 6 - Lower Cretaceous (LCU); 7-8 - basement surface: 7 - oceanic, 8 - crystalline; 9 - seismic wave velocity (specify units); 10 - position of sonobuoys.

Download (728KB)
9. Fig. 8. Time section of seismic profile 90701 (based on data [3]). Inset: shows (bold line in red) the position of profile 90701. 1 - bottom; 2-7 - unconformity: 2 - Messinian (MU), 3 - regional (pre-Miocene) (RU), 4 - Eocene (EoU), 5 - post-Campanian (pCU), 6 - Brooks (BU); 7 - Lower Cretaceous (LCU); 8 - faults; 9 - crystalline basement surface.

Download (1MB)
10. Fig. 9. Map of the sedimentary cover thickness (according to [3]). 1 - isopachytes.

Download (1MB)

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences