Северо-Западнaя котловинa Тихого океана

В.Н. Патрикеев (Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск,e-mail: patrik@imgg.ru) Строение, состав и особенности формирования кайнозойского чехла Северо-Западной котловины Тихого океана. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии, Москва, 16–20 ноября 2009 г. http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_5.pdf

По результатам временных разрезов сейсмoпрофилирования отраженными волнами 1976-89 гг. (более 20000 пог. км) и увязанных с данными глубоководного бурения, рассматриваются строение и особенности формирования кайнозойского осадочного чехла Северо-Западной котловины Тихого океана. По данным бурения в ее верхней части залегает монотонная толща (D) гемипелагических осадков средне-позднего миоцена – плейстоцен, мощностью до 0.6 км. Эта толща подстилается маломощным (до 40-60 м) горизонтом (C) пестрых, немых глин. Туффито-кремнисто-глинистая толща (D) развита на всей площади плиты, за исключением склонов подводных гор, тектонических уступов и эрозионных промоин. Ее мощность утоняется на юго-восток от оси желоба. По текстуре и вещественному составу толщa характеризуется тонким переслаиванием терригенного, биогенного и вулканогенного осадочного материала. Во всех скважинах терригенный материал слагает в среднем 60% разреза . Он представлен тонкозернистыми пелитовыми и алевритовыми разностями. Содержание песчаной фракции по разрезам изменяется от 9% до 20%. Биогенный осадочный материал слагает менее трети разреза, преобладают скелеты диатомей, в меньшей степени радиолярий, алеврито-пелитовые и пелитовые илы. Вулканогенный материал редставлен вулканическим стеклом, в алевритовой разности рассеян по разрезу толщи D, а в грубозернистой разности (пески) слагает прослои пепла мощностью до полуметра. Содержание этого материала в толще D достигает
максимальных значений 18% на вале Хоккайдо, в юго-восточном направлении его доля уменьшается до 7%. В пепловых прослоях часто наблюдается нормальная градационная расслоенность. Tолща D сложена тонкими (менее метра) слоями, представленными в разных соотношениях терригенным, биогенным и вулканогенным материалом. Тонкие слои формируют пачки, до нескольких десятков метров с однородным
либо дифференцированным составом, представленным тонким переслаиванием терригенных и терригенно-биогенных отложений. Кроме того, эти пачки содержат в различных концентрациях рассеянный вулканический материал и многочисленные тонкие прослои пепла.

Анализ кернов показывает, что содержание терригенного материала в отдельных слоях варьирует от 30 до 100%, биогенного от 0 до 70%. Kремнистые осадки отличаются от терригенных высокой пористостью и в сухом состоянии очень низкой плотностью (0,4-0,9 г/см3), их переслаивание отображается на сейсмических разрезах в виде контрастных пачек. Однородный состав пачек, сложенных терригенным материалом, соответствует акустически прозрачным горизонтам, дифференцированный состав – акустически контрастным. Особенности такого переслаивания осадков определяют акустическую контрастность толщи D в большей части СЗ котловины Тихого океана.

Наиболее полные разрезы толщи D вскрыты на вале Хоккайдо и в окрестностях разлома Хоккайдо. Здесь в подошве чехла залегают гемитерригенные осадки среднего миоцена. Южнее осадки в подошве этой толщи имеют позднемиоценовый возраст. Следовательно, на участке плиты между Курильским, Японским желобами и поднятием Шатского устанавливается омоложение возраста осадков в низах толщи D к югу, юго-востоку, что определяет ее подошву как диахронную границу.

По сейсмическим данным в подошве толщи устанавливается региональное угловое несогласие, которое определяется как подошвенное прилегание. Данное несогласие с учетом омоложения возраста осадков в подошве толщи связано с проградацией осадков к югу, юго-востоку, что также следует из конфигурации изопахит. Скрытое угловое несогласие намечается в толще D между скважинами 581, 303, 304 и 578, т.к. на расстоянии около 500 км мощность осадков уменьшается от 400 до 200 м. Также наблюдается налегание осадков этой толщи на склоны поднятий, гор, абиссальных холмов. Оно формируется при продольном заполнении депрессий рельефа.

Среди несогласий в кровле толщи D выделяются эрозионные врезы в руслах абиссальных каналов, в долинах, широко развитых на вале Хоккайдо, а также в подножии гор и абиссальных холмов. Oтмечается налегание в подошве русловых турбидитов, которые обычно локализуются в переуглубленных грабенах океанических разломов.

На картах батиметрии и изопахит осадочного чехла западнее поднятия Шатского выделяется главное русло абиссальной меандрирующей долины.Она прослеживается в юго-западном направлении и с обеих сторон обвалована обширными осадочными лопастями, а при подходе к поднятию осадочная лопасть располагается с одной – западной стороны. На вале Хоккайдо можно наметить несколько долин юго-восточного направления, которые при подходе к главному руслу абиссальной долины поворачивают в южном или юго-западном направлении. Извилистые очертания этих долин, сложная форма осадочных лопастей в плане связаны с холмистым рельефом ложа и обтеканием топографических препятствий придонными потоками. Однако большинство долин и осадочных лопастей, выделяемых на сейсмических разрезах, не проявляются на картах изопахит и батиметрии. Это связано с разрывом долинной сети в результате конседиментационных деформаций базальтового фундамента, отмиранием отдельных ее участков и компенсации их осадками.

Описанные особенности залегания позднекайнозойского осадочного чехла указывают о преобладающей роли придонных потоков в его формировании. Состав отложений по данным бурения, высокая акустическая
дифференциация разреза на частотах выше 100 Гц свидетельствуют о тонком переслаивании терригенных и биогенных осадков и, следовательно, о невыдержанном, импульсивном режиме осадконакопления в позднем кайнозое. Главной его особенностью является чередование коротких периодов относительно быстрого накопления терригенных турбидитов с продолжительными периодами осаждения гемипелагических осадков. Предполагается, что осадконакопление происходило в результате надстраивания конусов выноса при переливе канализированных в долинах мутьевых потоков через смежные намывные дамбы. При выходе в котловину потоки распластывались, долины конусов расширялись, а глубина их вреза уменьшалась, что фиксируется по уменьшению углов падения слоев на склонах дамб и их снижению. В краевой части котловины формировались лобовые части или дистальные окончания конусов выноса с пологими 15-30′ клиноформами.

Надстраивание подводных конусов происходило в процессе ее конседиментационных деформаций, что видно по утонению осадков на сводах растущих поднятий и абиссальных холмов и разрастанию мощности в смежных депрессиях. В связи с этим аккумулятивные «шапки» холмов, которые рассматривают как результат деятельности топовихрей в водной толще океана, имеют другую геологическую природу и могут возникать в результате постседиментационного тектонического воздымания.

Многие исследователи полагают, что в районе активных континентальных окраин осадки выносятся в океан за глубоководные желоба поверхнстными течениями, при осаждении они подхватываются глубинными течениями и разносятся по дну котловин. Поверхностные Северо-тихоокеанское и Камчатское течения выносят терригенный материал в океан, однако масштабы седиментации, связанные с этим выносом, не регистрируются сейсмическими исследованиями. Если бы осадконакопление, связанное с этими течениями было определяющим, то существовало бы субширотное осадочное тело с максимальной мощностью осадков в полосе 35-40° с.ш. Однако на карте изопахит максимальные мощности кайнозойского чехла наблюдаются вдоль вала Хоккайдо и внешнего склона желоба, а на месте предполагаемого осадочного тела они минимальны. Такое распределение чехла сложно объяснить выносом терригенного материала этими течениями, даже если предполагать сложные схемы глубинных течений.

Наилучшим образом внутренняя структура, состав, форма осадочных тел и распределение мощности осадочного чехла объясняются при формировании его придонными мутьевыми потоками. Mощность чехла
должна быть максимальной на внешнем склоне желоба и вале Хоккайдо и уменьшаться в направлении юг-юго-восток, что и наблюдается на карте изопахит. Должны быть долины, каналы, обвалованные осадочными лопастями и дамбами соответственно, что и можно видеть на разрезах и картах.Из несогласий должно наблюдаться подошвенное прилегание, которое устанавливается на профилях у восточного подножия вала Хоккайдо. Должен быть терригенный состав чехла, что подтверждается бурениeм (свыше 70% терригенного материала и от 10 до 20% песчанистой фракции), должен накапливаться преимущественно материал пелитовой размерности. Действительно, этот материал откладывается при переливе канализированных потоков через намывные дамбы, в результате резкой потери скорости при их растекании и длительного осаждения взвеси в спокойной воде.

Для выхода мутьевых потоков на плиту необходимо предположить, что в позднем кайнозое Курило-Камчатский и Японский глубоководные желоба отсутствовали либо были компенсированы осадками. Морфологическое оформление желобов в плейстоцене, сопровождавшееся уменьшением энергетики придонных мутьевых потоков и их прекращением, отображается в заполнении осадками на всей территории плиты каналов и долин и их отмиранием, а также к установлению пелагической седиментации, что подтверждается формированием в кровле чехла слоя красных глин, мощностью до 10 см.Горизонт пестрых глин (С) по данным бурения (скв. 436, 580, 303, 304, 578 и др.) сложен немыми глинами от желто до темно-коричневого цвета и залегает между фаунистически охарактеризованными отложениями мела и позднего кайнозоя. Его сейсмический облик на юго-западе региона является акустически прозрачным. На севере и северо-востоке характеризуется отражениями слабой и средней интенсивности и короткой (менее 10 км) протяженности. Он облекает подстилающие отложения мезозоя и его мощность (20-40 м) выдержана на значительных по площади. В южной части региона в районе главного абиссального русла пестроцветные глины выполняют пологие депрессии в меловом рельефе плиты (выполнение с облеканием) и характеризуются субгоризонтальными отражениями средней интенсивности и значительной протяженности.

Из -за малой мощности горизонта трудно судить о процессах его формирования. По сейсмическим данным установлено отсутствие пестрых глин на некоторых участках плиты, что связано с их размывом и переотложением в депрессиях, где они залегают горизонтально с увеличением протяженности границ. Размыв и переотложение пестрых глин происходили в конце среднего – начале позднего миоцена, о чем свидетельствуют радиолярии и диатомеи в верхней части горизонта в скважине 578 и остатки зубов рыб в
скважине 436. В меньших масштабах этот процесс продолжался и в более позднее время, поскольку отложения низов толщи D, мощностью 20-40 м окрашены не в серый и зеленый, а в желтый и коричневый цвета. Размыв пестрых глин осуществлялся турбидитными потоками с бортов абиссальных холмов, гор и тектонических уступов.

Таким образом, горизонт пестрых, немых глин фиксирует в разрезе продолжительный этап (до 80 MY) терригенного с очень низкой скоростью (менее 0,5 м/My) осадконакопления. В отличие от красных глубоководных глин центральных частeй Тихого океана, пестрые глины не содержат фауну и железомарганцевыe конкреции, хотя имеют сходный состав, цвет и низкиe скорости осадконакопления