происхождение глубоководных впадин Охотского моря

Сеначин В.Н. (Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, г. Южно-Сахалинск, e-mail
geodyn@imgg.ru) Изостазия, мощность коры и происхождение глубоководных впадин Охотского моря http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_5.pdf. see also http://plate-tectonic.narod.ru/gravityphotoalbum.html

Литосфера на большей части планеты изостатически скомпенсирована благодаря существованию подстилающей астеносферe пониженной вязкости. Это позволяет изучать плотностные неоднородности мантии, если известно плотностное строение земной коры. http://plate-tectonic.narod.ru/gravispmphotoalbum.html

Охотское море обладаетсубконтинентальной корой и имеет несколько глубоководных впадин, где мощность коры близка к океанической. Гипотезa происхождения глубоководных впадин Охотского моря без растяжения земной коры ("океанизация") изостатически несостоятелнa, остаются гипотезы растяжения – спрединг, присдвиговое растяжение (пулл-апарт), откат субдукцирующей плиты (roll-back).

Все перечисленные гипотезы так или иначе сопровождаются нарушением изостатического состояния литосферы. Однако, учитывая, что нормальное изостатическое состояние восстанавливается быстро, то определить это нарушение можно лишь во время протекания процесса или сразу после его прекращения в течение нескольких сотен или тысяч лет.

Наблюдаемый в Охотском море повышенный тепловой поток, и особенно высокий в глубоководный котловинах, указывает на то, что процесс преобразования коры продолжается в настоящее время. Кроме того, в задуговых регионах, расположенных над зонами субдукции, плотностные неоднородности распространяются по всей глубине тектоносферы, поэтому здесь характере изостазии глубинный.

В отличие изостатических гравитационных аномалий, аномалии свободной поверхности мантии могут сохраняться и после изостатического выравнивания, если в мантии выше уровня изостатической компенсации остаются плотностные неоднородности химической или тепловой природы.

Mеханизмы "эклогитизации" и "магматического замещения" должны приводить в процессе преобразования коры к увеличению нагрузки в литосфере, и, соответственно увеличению гравитационного поля. При этом должен меняться и вещественный состав мантийной части литосферы, что отразится на глубине свободной поверхности мантии.

В моделях преобладающего растяжения земной коры, развивающихся по механизмам пулл-апарт или roll-back должен наблюдаться недостаток масс нагрузки, что проявляется в виде отрицательных изостатических аномалий и увеличения глубины свободной поверхности мантии (see http://plate-tectonic.narod.ru/gravispmphotoalbum.html), следует ожидать вариаций в мощности коры. B южной части Охотского моря наблюдается тенденция увеличения глубины дна с севера на юг, что отражает закономерное сокращение мощности коры. У.П.Шелларт с соавторами [3] на результатах аналогового (физического) моделирования показал, что такая картина мо жет получиться при асимметричном откате субдукцирующей плиты с поворотом вокруг восточного края. В этом случае наибольшая глубина (и наименьшая мощность коры) наблюдается на движущейся границе области растяжения.

В синсдвиговом растяжении (пулл-апарт) также возможно сокращение мощности коры, однако, в отличие от асимметричного отката (roll-back), в этой модели увеличения глубины и сокращения мощности коры следует ожидать в центральной осевой зоне.

В Охотском море, как и в других окраинных морях, наблюдается повышенный уровень гравитационного поля, что связано, предположительно, с наличием общего аномального уплотнения, расположенного ниже уровня изостатической компенсации. При этом глубоководные впадины характеризуются относительно пониженным уровнем изостатических аномалий. Курильская котловина является исключением – над ней уровень изостатических аномалий повышен до +40 мГал. Это повышение вызвано, скорее всего, гравитационным эффектом уплотнённой субдукцирующей плиты. В гравитационном поле Охотского моря также выявлена общая зависимость от мощности консолидированной коры [1]: уровень изостатических аномалий систематически понижается с уменьшением мощности коры до 19 км; далее, при мощности 9 км и менее, начинается подъём до исходного уровня. Это говорит о том, что процесс сокращения мощности коры в Охотском море происходит в условиях растяжения.

Чтобы определить направленность растяжения коры, вызванного механизмами пулл-апарт или roll-back, в глубоководных котловинах были рассчитаны азимуты максимального изменения таких характеристик, как мощность консолидированной коры, изостатические аномалии и аномалии свободной поверхности мантии.

Pасчет в Курильской впадине на глубинах от 2 км и более показал линейное уменьшение мощности коры в направлении на юг-юго-запад (187o), что согласуется с моделью асимметричного отката субдукцирующей плиты У.П.Шелларта с соавторами [3]; в то же время на глубинах от 3 и более км мощность коры меняется слабо. По видимому новообразованная кора формировалась по механизму центрального или рассеянного спрединга. Во впадине Дерюгина мощность коры слабо меняется на участке с глубиной дна от 1 км, а во впадине ТИНРО – от 0,5 км и глубже.

Hа основании рассмотрения изостатических параметров Охотского моря и закономерностей изменения мощности коры можно сделать следующие выводы.

1. Наблюдаемая тенденция к понижению уровня изостатических аномалий при сокращении мощности коры в Охотском море свидетельствует скорее в пользу гипотез расширения дна бассейна, чем "океанизации" коры.
2. Общая тенденция сокращения мощности коры с севера на юг, а также юго-западное направление сокращения мощности коры в окружении Курильской котловины говорит о возможном воздействии асимметричного отката субдукцирующей плиты по механизму, предложенному У.П.Шеллартом с соавторами [3]. Сама Курильская котловина раскрывалась путем наращивания новообразованной коры по механизму спрединга.

1. Сеначин В.Н. Аномалии “свободной поверхности мантии” Охотоморского региона и их связь с глубинными процессами //Тихоокеанская геология. 2005. Т.24. №5. С.50-65.
2. Резанов И.А. Три возможных механизма океанизации континентальной коры //Тихоокеанская геология 1982. №4. С7-14.
3. Schellart W.P., Jessel M.W., Lister G.S. Asymmetric deformation in the backarc region of the Kuril arc, northwest Pacific: New insights from analogue modeling //Tectonics. 2003. Vol.22. N 5. P.1-17.

Изостатические аномалии Азиатско-Тихоокеанской активной окраины