Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинное строение тектоносферы западной части Тихого океана

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение тектоносферы западной части Тихого океана"

¡А. л/си

Дальиёвоогочного отделения Академии наук СССР

ош^.О^ЛЭп

Президиуы уьДЗ

На правах рукописи

Родников Александр Георгиевич УД* 551.241:550.8(265.5/7)

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ТЕКТОНОСЯ>ЕШ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА

Специальноогь 04.00.01 - Общая и региональная геологин

Авюреферас диссертации на ооиокание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Хабаровск,1989

Работа выполнена в Междуведомственном геофизическом комитете Академии наук СССР. Официальные оппоненты :

доктор геолого-минералогических наук И.И.Берсенев, доктор физико-математических наук С.М.Зверев, доктор геолого-минералогических наук И.К.Туезов,

Ведущая организация : Институт морской геологии и геофизики

Дальневосточного отделения АН СССР.

Защита диссертация соотоятояХ^ oCninljiV jggg г. на заседании Специализированного ученого совета Дальневосточного отделения Академии наук СССР Д 002.06,05.

Адрес : 680063, Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института тектоники и геофизики ДМ АН СССР.

Автореферат разослан '!$ 1989 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор геолого-минералогических наук ^'С..

¿1 -

В. Г. Варнавский

Общая характеристика работы

■^Актуальность темы. Современный этап развития наук о Земле характеризуется особым вниманием к исследованию глубинного строения планеты, вызванным необходимостью решения теоретических проблем геодинамики, более эффективного прогнозирования скрытых на глубине"полезных ископаемых, изучения вопросов сейсмической опасности. Особенно интенсивно геолого-геофизические исследования проводились во время действия таких международных проектов, как "Верхняя мантия" и "Геодинамический проект" и осуществляются сейчас по Литосферной программе. По планам этих про ;ктов был проведен значительный объём работ в западной части Тихого океана. Полученные результаты являются базой следувщего нового этапа исследований - изучения глубинного строения земных недр на основе комплексной интерпретации геолого-геофязических данных, проведенного по глубинным сечениям земной коры и верхней мантии ( геотравероам).

В 1976 г. в Южно-Сахалинске на советско-японском симпозиуме по геодинамике автором был предложен для совместных исследований проект "Геотраверс", который предусматривал построение геолого-геофизичеокого разреза тектбносферы через регион Японского моря. Цельв работы было выявление роли глубинных процессов в формировании геологической поверхностной структуры. Итоги исследований были опубликованы.

В 1983 г. в связи с актуальностью изучения недр Земли на основе комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, выполняемой по системе геотраверсов, автором была разработана новая программа исследований, предусматривающая по проекту "Геотраверс" построение геолого-геофизическогг разреза тектоно-

сферы через новый регион - Филиппинское море с окаймляющими его структурами континента и акваториями Тихого океана. Эта программа явилась основой советско-японско-китайского научного сотрудничества по проекту "Геотраверс".

Исследование проводится по четырем геотраверсам : I. Приморье - Японское море - о.Хонси - Тихий океан. 2. СевероКитайская равнина - о-ва Вокю - Филиппинское море - Марианский желоб - Тихий океан. 3. Австралия - Коралловое море - Новая Гвинея - Соломоновы о-ва - вал Капингамарангя. 4.Австралия -Тасманово море - о-ва Тонга - Кермадек - Тихий океан.

Задачи работы. Задачей работы является выяснение глубинного строения тектоносферы переходной зовы на основе комплексной интерпретация геолого-геофизическах данных, выполненной по системе геотраверсов. Эта задача рассматривается в двух направлениях :

1. Построение комплексных геолого-геофизических моделей тектоносферы переходной зоны от Азиатского и Австралийского континентов к Тихому океану.

2. Выявление соотношений поверхностной и глубинной структуры, выполняемое по геотраверсам по следующим разделам :

2.1. Изучение неоднородноегей в верхней мантии. Выделение астеносферной линзы.

2.2. Соотношение теплового потока со структурами земной коры.

2.3. Соотношение магматизма с неоднородност-ии в верхней мантии.

2.4. Выраженность поверхностных геологических структур в глубинном строении.

- з -

На основе построенных моделей тектоносферы и выявленных соотношений поверхностной и глубинной структуры рассмотрены вопросу : •

(1) механизма формирования структур, учитывая роль Енделенной в верхней мантии астеносферной линзы,

(2) минерализации в зонах апвеллинга аномальной наитии. 1

В связи с поставленными задачами к защипа'екыы положениям работы относятся :

1. Новые комплексные геолого-геофизяческие модели тектоно-сферы переходной зоны (геотраверсы), отличительной особенностью строения которых являются :

1.1, Распространение в верхней мантии астеносферной линзы.

1.2. Переходная зона является бескоряевой структурой. Мантийные диапиры поднимаются от астеносферной линзы. Нине её подошвы наблюдается уплотнение вещества мантии, свидетельствующее об отрыве астеносферной линзы от питающего глубинного источника.

2. Геологические структуры переходной зоны прослеживаются в верхней мантии до уровня астеносферы. Плотность теплового потока зависит от глубины залегания астеносферы : чем выше уровень залегания астеносферы, тем моложе возраст тешшо-магматической активности региона.

3. Связь ыинерагении с глубинным строение« региона, с апве-ллингом астеносферы. Подъём астеносферы к земной коре приводят

к образованию магматических очагов, йормпровашго рифтов на поверхности с гидротермальной деятельностью и накоплением сульфидных месторождений.

Научная новизна отботы. Впервые построены модели текгоно-оферы переходной зоны на основе комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, выполненной по системе геотраверСов. Сопоставлены поверхностные геологические структуры с неод-нородностяма в верхней мантии. Составлена карта поверхности Мохоровичича. В верхней мантии переходной зоны выделена астено-сферная линза, определяющая развитие структур переходной зоны. Установлена связь тектоно-магматической активности окраинных морей и островных дуг с уровнем залегания астеносферы и плотностью теплового потока. Установлена взаимосвязь : астеносфера в верхней мантия-магматические очаги в коре-рифты на поверх-ности-гидротермальная деятельность с образованием сульфидов.

Практическая ценность. Внедрение. Построение геотраверсов

является одним из эффективных методов изучения недр Земли.

в

Анализ их открывает новые перспективы для теоретических разработок, касеющихся закономерностей строения и развития тектоносферы переходной зоны, а также служит целям планирования последующих региональных геолого-геофизических работ, направленных на изучение глубинного строения островных дуг и окрэинннх морей. Геотраверсы могут быть использованы для тектонического районирования, разработки эндогенных режимов, так как они осве-щавзт глубинное строение недр Земли, для изучения соотношения поверхностных геологических структур с неоднородноетями в верхней мантии с целью выявления глубинных причин геологических явлений, для прогнозно-минерагенической оценки региона.

Разработанная автором программа построения геотрпверсов на основе комплексной интерпретации геолого-геофизических данных внедрена в 1976 г. в качестве международного проекта сопетско-

японского научного сотрудничества для построения разреза Приморье - Японское море - о.Хонсю - Тихи?- океап; в IS63 i», принята в качества международного проекта аоветско-японско-китайского сотрудничества для построения глубинного разреза через Северо-Кятайекую равнину - Воеточно-Катайскоп море -

о-ва Rdkd - Филиппинское море - Марианский нелсб - Тихий океан,

f

Геотраверсн применяются на кафедре геофизических методов исследований Геологического факультета {¿ГУ с цельп изучения недр Земли, сопоставления геологических и глубинных структур, обучения огудентов комплексной интерпретации геологических и геофизических данных. Они использовались в Государственном астрономическом институте им, Штернберга для построения плотностных моделей тектоносферы.

Апробация работы. Научные положения диссертации докладывались на международном симпозиуме, посвященном 100-летию планетарной геофизики ( Сочи, 1983) , Геологическом конгрессе ( Москва, IS84), 5 советско-японском совещании по геофизике ( Хабаровск, 1985), совещании "Граница континент-океан" ( Москва, 1985); на оеминарах по проекту "Геотраверс ( Москва, 1586; Токио, 1987); I Всесоюзном, совещании по морской геологии и геофизике ( Баку, 1987), Тихоокеанской школе по морской геология я геофизике ( Владивосток, 1987), совещании по программе "Электропроводность астеносферы" ( Киев, 1987), заседания Секции наук о Земле ( Москва, 1988),

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 монографии и 70 статей, в том числе в журналах "Вестник АН СССР", "Известия АН СССР", Тихоокеанская геология, Геотектоника, Геофизический бюллетень, Tectonophyaica, Marine ОеорЬуз. ПезоагсИен ,

в серии трудов "Результаты исследований по международным геофизическим проектам", издаваемой Междуведомственным геофизическим комитетом АН СССР. Некоторые работы переведены на японский, английский и немецкий языки.

Автор является одним из ответственных редакторов 8 сборников статей и монографий, отражающих результаты исследований по международному Геоданамяческому проекту и советоко-японскому научному сотрудничеству.

Исходные материалы я личный вклад автора в решение проб-■лаш. Диссертационная работа базируется на результатах комплексной интерпретация данных геолого-геофизических исследований, проведённых в переходной зоне от континента к Тихому океану.

С 1958 г. автор проводят систематические исследования на Дальнем Востоке. Работая в Сахалинском территориальном геологическом управлений Министерства геологии РСЗСР, проводил геологическую съёмку на Сахалине я Курильских островах. В Междуведомственном геофизическом комитете Академия наук СССР автор с I9S? года участвовал в исследованиях по проекту "Верхняя мантия и её влияние на развитие земной корн", по Геодинамическому проекту я советско-японскому научному сотрудничеству, являясь руководителем одной из научных тем сотрудничества; принимал участие в работе по составлению Атласа глубинного строения территории CCCF (отв. редактор H.A. Беляевскяй).

С 1976 по 1982 гг. - руководитель разработанного автором проекта "Геотраверсы западной частя Тихого океана", советско-шюнского научного сотрудничества.

С 19Ю г. - руководитель проекта "Гсотраверс" совоюкп-нпонско-китайского сотрудничества.

Автор благодарен чл.-корр.АН СССР В.В. Белоусову, В.Н.Вад-ковскоыу, Б.С. Вольвовокому, Б.В. Ермакову, В.Ю. Семенову, М.В. Родкину, Е.П. Харину, А.Г. Гайнанову, П.А.Строеву, Я.Б. Смирнову, Т.Н. Фроловой, Л.Л. Иерчуку за помощь в работе, советы, замечания, консультация по различным направлениям наук о Земле.

I. Общая тектоническая характеристика

В основу тектонического районирования изучаемого региона положены тектоническая карта Евразии под редакцией А.Л.Янпшяа, 1966 г.; тектоническая карта тихоокеанского сегмента земли под редакцией Ю.М. Цущаровского и Г.Б. Удинцева, 1970 г. и международная тектоническая карта мира, м-б 1:15000000, 1984г. (отв.ред. В.Е. Хаин).

В тектоническом плане район исследования охватывает переходную зону, включающую островные дуги и окраинные моря западной частя Тихого океана, краевые структуры древних Китайско-Корейской и Австралийской платформ, а таете частично СевероЗападную и Шную котловины Тихого океана. Возраст осадочного чехла в Северо-Западной котловине имеет позднеюрский возраст, а в Южной котловине - раннемеловой. Котловины осложнены вулканическими сооружениями от мелового до плиоцен-четвертичного возраста. Входящие в состав переходной зоны островные дуги образуют два типа : одни из.них представляют собой отторжении более древней континентальной коры ( энсиалическяе островные дуги), обычно с молодой вулканической надстройкой, другие возникли в позднем мелу - кайнозое в пределах океанского ложа а являются энсиматическими. Они образуют вулканические постпоЛки на мелано-кратовом фундаменте. Окраинные моря представляет собой впадянн,

возникшие в процессе рифтогенеза над мантийными диапирамя в тылу как энсиалических, так и энсиматических островных дуг. Часть из них образовалась в результате ряфтообразования в пределах островных дуг. Возраст краевых морей от позднего мела до шшоценчетвертичного ( междуговые прогибы).

Строение земной коры переходной зоны отличается ог сопредельных континентальных и океанических областей, земная кора которых характеризуется сравнительно ровным рельефом поверхности Мохоровичича и толщиной для континента в среднем 35-45 км и океана 6-8 км. Земная кора переходной зоны характеризуется сильно дифференцированной мощностью от 10 до 40 км, сложным рельефом поверхности Мохоровичича, наличием земной корн, континентального, океанического и их переходными типами. Построенная А.Г. Родниковым карта поверхности Мохоровичича подтверждает такое строение земной коры.

Тектоническая карта исследуемого региона дополнена изображением астеносферной линзы с выступами аномальной мантии и рафто-выми структурами, расположенными над апвеллингами астеносферы. Граница астеносферной линзы с океанической стороны проведена по островодужному склону глубоководных желобов. С континентальной стороны она проведена, учитывая данные сейсмической томографии, вдоль северо-восточной х'раницы Северо-Китайской равнины, о в пределах Австралии - ограничивает о запада Восточно-Австралийский палеозойский пояс. Выступы аномальной мантии под окраинными морями находятся на разной глубине, связанной с возрастом формирования коры котловин.

2. История вопроса

В разделе анализируются этапы изучения глубинного строения

тектоносферы, соотношений поверхностных и глубинных структур переходной зоны. Рассматриваются результаты исследований, проведенных в периоды Международного геофизического года, проектов "Верхняя мантия", "Геодинамический", "Литосфера" и "Геотраверс? данные, полученные советскими, в частности дальневосточными, и зарубежными учёными.

3. Метод исследования. Геотраверсы.

Исследование глубинного строения переходной зоны, выявление соотношений поверхностной и глубинной структуры островных дуг и окраинных морей осуществляются с помощью геотраверсов, представляющих собой глубинные разрезы тектоносферы, составленные на основе комплексной интерпретации геолого-геофизических данных. При составлении геотраверсов учитываются следующие параметры :

- Геологическое строение верхней части тектоносферы. Вещественный состав глубинных олоёв земной коры по данным ксенолитов. Магматизм. Расположение глубинных разломов. Определение эпох сжатия и растяжений. Структура земной коры по сейсмическим данным с выделением слоёв с пониженными скоростями.

- Строение верхней мантии по сейсмологическим данным, сопоставление с гравиметрическими и электромагнитными наблюдениями. Выделение астеносферы и выраженность астеносферы вдоль про-Тичя

( значения сейсмических скоростей, плотность, электропроводность). Вещественный состав мантии по данным ксенолитов.

- Распределение очагов землетрясений по геотрэнерсу. вокальные зоны. Механизмы очагов землетрясений, зоны растя*енпП и сжатий.

- Графики гравитационных аномалий. Строение мантии по гравиметрическим данным. Распределение давления с глубиной. Плотностпая характеристика. Выделение участков повышенной и пониженной плотности. Сопоставление с результатами других методов наблюдений.

- Распределение теплового потока и температур о глубиной. Уточнение положения поверхности астеносферного слоя.

- Графики аномалий магнитного поля. Электрические характеристики, выделение участков с различными значениями удельных сопротивлений. Выделение областей частичного плавления.

4. Глубинное строение

4.1. Геотраверс Сихотэ-Алинь - Японское море -- о.Хонсю - Тихий океан (рис. I)

Геотраверс построен по программе советско-японского сотрудничества в области геофизики. Крупные геоструктурные единицы : Сихотэ-Алинь, глубоководная котловина Японского моря, структуры о. Хонсю и Тихого океана, различаются строением земной коры и верхней мантии.

Имеются немногочисленные данные о составе верхней мантии, полученные при изучения ксенолитов. Предполагается, что в пределах Приморья верхние горизонты мантии сложены лерцолитами, шпинелевыми лерцолитами и пироксенитами, подстилающимися гранатовыми перидотитами.

В строении верхней мантии Японского моря участвуют шинеле-вые перидотиты, шпинелевые лерцолиты и плагиоклазовые перидотитн, а верхняя часть мантия о.Хонсю сложена шпинелевыми лерцолитами с подчиненным количеством плагиоклазовых лерцолитов и оливиновых вебстеритов.

TJ s о

i

i-i t

CZ3-' EZ3i CID" ^ EE9"

СИЛ

,_, ^ я

« EZ3'

и [Ш3>

80 (ГД9 11)0 ВДЩО

Hfl ГуУ]!? 168 «о

ES« «i [ööje

*« GEO" ?и пл* •m ЁПИ'З

ГШ~)Р1

Рио. I. Геотраверо Сихотэ-Алинь - Японское море --•о.Хонсю - Тихий океан ( Родников и др., 1982)

1-10 - различные осадочно-вулканические породы, основные и кислые породы, граниты, ультраосновные породы , II. верхняя часть земной коры, 12. нижняя часть земной корн, 13. разломы, 14. границы сейсмических слоев, 15. граница Мохоровичяча, 16. гипоцентры землетрясений, 17. значения теплового потока, 18. кровля фокальной зоны, 19. сейсмические скорости, 20, изотермы через 200°С, 21. значения плотности, г/см3, 22. зона повышенной электропроводности, 23. динамические параметры напряжений в очагах землетрясений, 24. слои о пониженными скоростями, 25. пластовые скорости, 26. средние значения скоростей, 27. давление, кбар, 28, контуры зоны Беньофа по гравиметрическим данным.

Геофизические поля : I. аномалии в свободном воздухе, 2. изостатические аномалии, 3. аномалии Буге, 4. гравитационный аффект земной корн, 5. гравитационный эффект земной коры и блока фокальной зоны, 6. суммарный гравитационный эффект плотностпых неоднородностей коры, литосферы и астеносферы, 7. магнитные аномалии, 8. суммарное количество очагов в земной коре и верхней мантии, 9. суммарное количество очагов в земной коре, 10. суммарное количество очагов в верхней мантии.

Сейсмологическими исследованиями, проведенными японскими учеными, под Японским морем в верхней мантии выделен мощный слой ( свыше 100 км) с пониженными скоростями как продольных, так и поперечных волн,- Установлено, что верхняя мантия между материком и островной дугой характеризуется по сравнению с океанической областью на 0,3-0,4 км/с более низкими значениями скоростей распространения сейсмических волн и более сильным поглощением их энергии. Изменение скоростей верхней мантии происходит не постепенно, а резко. Границей между этими структурами является зона Беньофа, к которой приурочены очаги большинства землетрясений. Строение верхней мантии в северо-западной котловине Тихого океана характеризуется высокими значениями скоростей сейсмических волн. Слой пониженных скоростей, расположенный на глубине примерно 100 км, мощностью 30-40 км, имеет значения 8.4+8.6 км/с, в то время, как под Японским морем на том же уровне они уменьшаются до 7.7 км/с. Распространение мощной астеносферы под Японским морем подтверждается геотермическими и гравиметрическими наблюдениями. Расчет глубинных температур по геотраверсу показал, что глубина залегания изотермы 1200°С под Сихотэ-Алинь определена в 100 км, а величина давления, по-видимому, превышает 30 кбар. Под Японским морем я западной частью о.Хонсю (регион "зеленых туфов") эта изотерма резко поднимается до глубины примерно 40 км, где давление составляет 11-17 кбар, в пределах Тихого океана снова погружается до глубины 100-120 км, соответственно возрастает давление до 30 кбар.

По-видимому, зона частичного плавления наиболее полно выражена под Японским морем, где высоким темпера ту ¡там соответствуют

низкие давления. Можно считать, что зона частичного плавления подтверждается магнитотеллурическими исследованиями как область повышенной проводимости. Это корродируется и с магматическими проявлениями. Последние 25 млн.лет магматическая активность проявлялась лишь в пределах наивысшего подъёма изотермы 1200°С, т.е. в Японском море и в западной части о.Хонсю.

На разрезе фокальной зоны показаны гипоцентры землетрясе -шй, зарегистрированных за 10 лет. Они фиксируют сейсмически активный слой, направленный под углом около 50° до глубины 400 км. Характерные особенности проявления сейсмически следующие: основное количество очагов и основная доля энергии приходятся ва лервне десятки километров (до 50-70 км); наличие фронта асей-смичности в блоке верхней мантии, расположенном к северо-западу от осевой части фокальной зоны, что свидетельствует о различии физико-механических свойств ореды, порождающей землетрясения в блоках мантии над а под фокальной зоной; различие механизма очагов и поля напряжений в области тектонических (коровых) землетрясений (преимущественно напряжение сжатия), в кровле и подошве фокальной зоны и на её различных участках; наличие двойной фокальной зоны о ориентированными вдоль них напряжениями сжатия и растяжения.

Интерпретация геологических, сейсмических, гравиметрических, ыагнитотеллурических, петрографических и геотермических данных свидетельствует о распространении в верхней мантии Японского моря мощной астеносферной линзы. В верхней мантии прилтвыщего региона Тихого океана слой с пониженными скоростями сейсмических волн слабо выражен. В Северо-Западной котловине, где мощность литосферы составляет 100 км, мантия уплотнена, в ;вязи с чем

прослеживается лишь незначительной мощности слой с несколько пониженными значениями скоростей сейсмических волн (8.4 т/а), которые, однако, значительно более высокие, чем в переходной зоне на том же уровне. Котловина характеризуется низкими значениями теплового потока, а магматическая деятельность проявилась, в основном, лишь в мезозойскую эру. Переходная зона отличается повышенным по сравнению о прилегающими регионами тепловым потоком, в соответствии а чем здесь в кайнозойскую эру активно проявились магматические процеосы.

4.2. Геотраверо Северо-Китайская равнина - Восточно-Китайское море - о-ва йокю - Филиппинское море -- Марианский желоб - Тихий, океан (рис. 2)

Геотраверс построен по программе советско-японско-китайского сотрудничества по проекту "Геотраверс" ( Родников, 1986). Профиль пересекает структуры различного тектонического строения от платформенных структур континента до океанических.

На территории Китая профиль геотраверса проходит через Северо-Кятайскую равнину, составляющую часть древней Китайско-Корейской платформы, кратониэация которой завершилась 19001700 млн. лет назад.

Индосинийские движения ( - 3^ ) характеризовались магматизмом основного, щелочного и, главным образом, кислого состава.

Яньшанские движения (- ) отличались внедрением гранитных тел, излияниями эффузивов известково-щелочного состава.

Древняя докембряйская платформа в кайнозое испытала тектоническую активизацию. Несколько эпох растяжения привели к формированию внутрякратонных грабенов. Выделены три этапа магматической деятельности.

Севере - Китайская ршмиа- Восточно-Китлйское море- Рюкю-Филиппинское море-Марианский жслоЪ-Тнхин океан

__^ \

/V

* у/

+-

\ ..

-г-

—„ / \

т

югезо IK

• • Ч

I •

Ч. . •

® да UÍ •» tí «/

» »•.♦... Ч1 s;

' • . t И '

. . я

I

К.»

K JT ИДИ. ИТ

» ядпя п шаа япдяпяр

W nt

I

ч>

И 51 1

Рис. 2. Геотраверс через Северо-Китайскую равнину -Восточно-Китайское море - Филиппинское море -- Марианский желоб - Тихий океан

I. Щелочное базальты, 2. толеитовые базальты, 3. поверхность Шхоровичича, 4.скорости сейсмических волн : поперечные/продольные, 5. кровля астеносферного слоя, 6. кровля электропроводящего слоя, 7. значения теплового потока, 8. аномалии магнитного поля, 9. удельное сопротивление, 10. очаги землетрясений.

Палеогеновые базальты, в основном эоценовые, представлены толеитами, Неогеновые щелочные оливиновые базальты близки по составу континентальным толеитам. Четвертичные эффузивн сложены пересыщенными щелочами базальтами. Система грабенов, контролирующих базальты, выражена в глубинном строении сокращением мощности кори и литосферы, высоким тепловым потоком и локализацией сейсмичности. Согласно результатам глубинного сейсмического зондирования о искусственными источниками и изучению прохождения сейсмических волн землетрясений, а также по гравиметрическим данным средняя .толщина коры северного Китая составляет около 35 км. Поверхность Мохоровичича неровная с относительными поднятиями под грабенами. Согласно магнитотеллурицескому зондированию в коре выделяется внсокопроводящай слой толщиной несколько километров на глубине примерно 15 км. Высокопроводящий горизонт в верхней мантии расположен внутри низкоскоростного слоя, находящийся под Северо-Китайской равниной на глубине примерно 50 км.

В Филиппинском море выделяются, как известно, две котловины : Филиппинская, образовавшаяся в эоценов;. >рг;ад, и

Паресе-Вела, сформировавшаяся в миоценовую эпоху. Дно впадин, по данным бурения с нис "Гломар Челленджер", сложено толеитовы-мя базальтами, аналогичными океанским толеитам. Сейсмические данные также свидетельствуют о том, что кора котловин Филиппинского моря по своему строению подобна океаническим бассейнам. Четвертичными базальтами сложено дно Марианского трога, современная гидротермальная активность которого подчеркивается распрс странением пирита, кварца, опала я кальцита, заполняющих пустоть и трещины в породах.

Океаническая кора более древняя, чем в Филиппинском море, и сложена толеитовыми базальтами позднеюрского-раннемелового возраста, перекрытыми пелагическими осадками.

Для, построения верхней мантии использовались сейсмологические исследования, показавшие толщину литосферы Филиппинской котловины 50 км, Паресе-Вела - 30 км и Марианского трога - 20 1 Ниже прослеживается слой о пониженными значениями сейсмических скоростей. Сейсмические скорости в мантии достигают минимальных значений (Vр- 7.7 км/с), что на И% меньше, чем в верхней мантии Тихого океана. Такие скорости указывают на высокие температуры и частичное плавление, о чём свидетельствуют высокий теп ловой поток и магматизм. Подошва слоя пониженных скоростей расположена под Филиппинским морем на глубине примерно 250 км. Расчет глубинных температур показал, что изотерма 120С)°С под Филиппинской котловиной залегает на глубине 75-80 км, под котловиной Паресе-Вела на глубине 45-50 км, под Марианским трогом подходит к земной коре. Отмечается связь глубины залегания изотермы 12С0°С с возрастом структур Филиппинского моря.

При анализе сейсмичности использовался ютплог землетрясе-

ний. На Северо-Китайской равнине наиболее сейсмична область новейшего грабенообразования, свидетельствующая о развитии растягивающих тектонических напряжений. Области, относящиеся к акватория Восточно-Китайского моря, слабо сейсмичны, рост сейсмичности регистрируется в троге Окинава. Характер фокальных механизмов указывает на развитие растягивающих тектонических напряжений, согласующихся- с геологическими данными о развитии в троге Окинава процессов современного рифтогенеза. Зона Беньофа островной дуги йэкю характеризуется развитием мелких и промежуточных землетрясений, для которых наиболее типичны процессы сжатия.

Филиппинское море в пределах профиля геотраверса ассей-смично. Сейсмичность Марианского трога тяготеет к глубинам 10-20«л. Для зоны Беньофа Марианской островной дуги характерны процессы растяжения. На глубине 50-180 км угол наклона составляет около 50° ниже, фокальная зона становится практически вертикальной.

Установлена связь уровня залегания астеносферы и возраста формирования котловин. Образование котловин Филиппинского моря и, следовательно, проявление магматизма происходило в следующие интервалы времени ; 52-37 млн, лет для Филиппинской котловины, 30^18(14) млн.лет для котловины Пареое-Вела и 5-0 млн.лет для Марианского трога. Соответственно, астеносфера располагается под Филиппинской котловиной на глубине 50-80 км, под котловиной Паресе-Вела - 30 км, а под Марианским трогом астеносфера подступает к земной коре, обусловливая активную тектоническую и магматическую деятельность. На поверхности подъёму астеносферы соответствуют рифтовые структуры и излияния толеитовнх баэяльто».

4.3. Геотраверсы юго-западной части Тихого океана

Имеющиеся данные дозволяют провести два геотраверса :

1. Австралия - Коралловое море - Новая Гвинея - Соломоново море - Соломоновы о-ва - Бал Капингамарангя ,

2. Австралия - Тасманово море - море Фиджи - о-ва Кермадек-- Тихий океан.

История и основные закономерности развития Австралийской платформы типичны для древних платформ, становление структур относится к рубежу 3000 млн.лет, а завершение - к 1800-1700млн. лет.

Восточно-Австралийский палеозойский складчатый пояс сложен' позднебайкальской, поэднеколедонской и позднегерцинской складчатыми системами. Толщина коры в пределах Австралии составляет в среднем 40 км, мощность гранитно-гнейсового слоя - около 20 км. Скорости сейсмических волн по поверхности Мохоровичича под щитом платформы составляет 8.0-8.2 км/с, а по складчатым поясам восточной Австралии - 7.8-7.9 км/с. Различное строение этих регионов прослеживается в верхней мантии до глубины не менее 300 км. Под складчатом поясом на глубине 100-150 км прослеживается слой с пониженными скоростями поперечных волн. К этому региону приурочена основная часть землетрясений Австралии.

На глубине 200-300 км прослеживается слой с высокой электрической проводимостью. Изучение ксенолитов показывает, что переход от кори к мантии представлен сменой грзнулятов (ьлянелевнми и гранатовыми лерцолитами.

Далее геотраверс I проходит через Коралловое море, глубоководная впадина которого имеет океаническое строение. Мощность

S»

$

■te

и Гол

Pi] 0.3. i'ouvpj iiúfJO ÏUJ Oi'íicl ЛИЯ" Toiii'ii » К суш до к.

o

коры составляет 8-10 им. Осадки залегают на слое со скоростями 6.5-7,7 км/о. Драгированием было установлено, что в основании осадков залегают толеитовые базальты эоценового возраста. Вдоль осевой зоны глубоководной котловины в осадках сейсмическими исследованиями выявлена троговая структура шириной около 25 дм и длиной свыше 450 км. Линейные магнитные аномалии, центр которых приурочен к выявленному трогу, показывают, что Форлпро-ваиие котловины произошло 64-56 млн.лет назад.

Далее геотраверо пересекает ¡ив оконечность Новой Гвинеи (архипелаг Луизиада), где прослеживается метаморфический комплекс, сложенный мезозойского возраста сланцами. С СВ эта зона ограничена по разлому комплексом, составляющим часть Папуасского гипербазитового пояса. Он сложен ульграосновяши породами, мелового возраста габброидами и палеогеновыми э^фуэивами. Предполагается, что этот комплекс представляет собой честь океанической коры, где ультрабаэяты представляют породы верхней мантии. Образование его овяэано о областью растяжения, существовавшего в Соломоновом море. Мощность земной коры в восточной части Новой Гвинеи составляет около 20 км, вдоль гипербазитового пояса толщина коры уменьшается до 8 км. Сейсмологические исследования установили, что-в верхней мйнтии на глубине примерно 75 юл прослеживается слой, где скорость Vр меняется от 4,6 до 4,3 км/о. Этот слой с пониженными значениями сейсмических скоростей прослеживается до глубины примерно 200 км.

В Соломоновом море мощность земной корн ив превышает 10 км. Скорости по поверхности Мохоровичича невысокие - 7,5-7,9 км/о, свидетельствующие о разуплотнении мантии. В восточной части моря ( бассейн Вудларк) выйвлена рифтовая структура, рдоль которой

драгированы свежие толеитовые базальты. Линейные магнитные аномалии свидетельствуют, что образование бассейна началось 3 млн.лет назад. Соломоновы о-ва отличаются значительной толщиной земной коры, достигающей 20 км. В основании островов залегает мезозойский комплекс, представленный зелёными сланцами и амфиболитами, переслаивающимися с базальтовыми потоками. Они перекрываются палеогеновыми базальтовыми и андезитовыми лавами, вулкано-асадочными породами.

Очаги землетрясений Соломоновой островной дуги образуют фокальную зону, наклоненную на восток и погружающуюся на глубину до 400-500 км. В пределах фокальной зоны в верхней мантиг наблюдаются слои с пониженными скоростями на глубинах 100-130 и 400-450 км, коррелируемые с подобными слоями аномальной мантии, расположенными под другими островными дугами. Первый геотраверс завершается в пределах вала Капянгамаранги, расположенного в Тихом океане. Земная кора вала имеет строение, близкое к копти-' нентальному. Мощность коры достигает 42 км. Толщина осадочного чехла составляет около I км. В основании осадочного разреза залегают толеитовые базальты, сходные с базальтами срединно-океаническкх хребтов. На основе изучения ксенолитов сделано предположение, что верхняя маития до глубины примерно 100-120 км сложена деплетированными лерцолитами, а ниже распространены недеплетированные породы, где находятся источники альнеитовых интрузий, широко распространенных на о.Малаита, являющемся приподнятым краем вала Капингамаранги.

Второй геотраверс проходит через Австралию, Тасманово море, море Фиджи и островную дугу Тонга-Кердамек. Тасманово море -наиболее древнее окраинное море западной части Тихого океана.

Время его формирования, основанное на возрасте выполняющих его отложений, относится к позднемеловому или палеоценовой эпохе. Линейные магнитные аномалии показывают, что котловина сформировалась в период 78-56 млн.лет. Мощность земной коры не превышает 6 км. Осадочные образования подстилаются толеитовыми базальтами. В соответствии с древним проявлением тектоно-магмзти-ческой активности астеносфера в верхней мантии, выявленная электромагнитными наблюдениями, расположена на 'значительной глубине, превышающей 100 км. В море Фиджи профиль проходит через Южно-Фиджийскую котловину, образование которой происходило, по данным бурения с нио "Гломар Челленджер", от средне-оли.чэценового до раннемиоценового времени, а по линейным магнитным аномалиям - 43+27 млн. лет назад. Строение земной коры котловины подобно океаничеокой коре. Толщина коры не превышает 10 км. В основании осадков залегают толеитовые базальты. С во-отока море Фиджи окаймляется островной дугой Тонга-Кердамек, состоящей из двух хребтов, сложенных кайнозойскими вулканогенно-осадочными породами, разделенных междуговым прогибом, со дна которого были драгированы свежие толеитовые базальты. Толщина коры под островными грядами достигает 15-20 км, под междуговом прогибом уменьшается до 10 км. По сейсмологическим данным под корой расположена мантия о низкими значениями скоростей ( ^р=7.97 км/о , V*.=4.58 км/о), которые прослеживаются до глубины 40 км. Далее скорости увеличиваются и но глубине 410 км V р=9.37 км/с, V^=5.32 км/с. Островная ,дуга Тонга-Кермадек является наиболее сейсмоактивной зоной земного шора. Очаги землетрясений, глубина которых достигает 700 км, образуют сейсмо^окальную зону толщиной около 25 км, падающую под мптерик под углом 45-60°. Оси сжатия большей части з<;. '^трясений порол

лельны фокальной поверхности, а оси растяжения перпендикулярны ей.

5. Соотношение поверхностной я глубинной структуры

Проведенные геотраверсы свидетельствуют о соответствии тектонических элементов переходной зоны, установленных по геологическим данным, осооеиносгям глубинной структуры земной коры и верхней мантии, фиксируемым геофизическими методами.

5.1. Соответствие поверхностных структур глубинному строению земной коры. Формы соотношений.

В разделе рассмотрены формы соответствия рельефа поверхности консолидированной части коры и рельефа поверхности Мохоро-вичича, отражающие особенности развития переходной зоны.

5.2.1. Неоднородности верхней мантии.

Астеносферная линза

Проведенные исследования по геотраверсам свидетельствуют о существовании значительных неоднородностей в верхней мантии, которые коррелируются с поверхностными геологическими структурами. Главной особенностью глубинного строения тектоносферы является развитие в верхней мантии астеносферной линзы ( Родниюн 1979, 1986), различно выраженной под разными тектоническими структурами переходной зоны.

Обычно под астеносферой понимается сдой пониженной вязкости вещества, имеющего глобальное распространение. Однако термин "астеносфера" применяется также для обозначения слоев с повышенной электропроводностью и пониженными скоростями сейсмических

волн, приуроченных к тектонически активным регионам, к которым относится зона перехода. В этих слоях на соответствующих глубинах вероятно происходит частичное плавление. Изучение соотношения границ, выделенных в верхней мантии различными геофизическими методами, показало, что верхняя кромка электропроводящего горизонта, как правило, располагается внутри слоя пониженных скоростей, выделяя, по-видимому, зону частичного плавления. Изотерма 1200°С, разграничивающая геотермические литосферу в астеносферу, обычно не связана с верхней поверхностью слоя пониженных скоростей. В активных областях эта изотерма расположена выше, а в пассивных областях внутри слоя пониженных скоростей. Оценка мощности упругой литосферы показывает, что в переходной зоне уровень залегания границы, разделяющей реологические литосферу и астеносферу близок к глубине расположения поверхности слоя пониженных скоростей. Поэтому в работе сопоставление поверхностных геологических структур проводится, в основном, с этим слоем.

На рис. 4 показано распространение астенос^ерной линзы. Её характеристика следующая :

- Мощность линзы примерно Ю0-150км. От неё отходят днаипри аномальной мантии, связанные с возрастом поверхностных структур. Под современными междуговыми котловинами они располагаются непосредственно под земной корой, под неогеновыми котловинами

на глубине 30 км, а под палеогеновыми - на глубине 50-80 юл.

- Подошва линзы расположена на глубине примерно 250 км.

- Сейсмические скорости обычно V р < 8.2 км/с и V4 не превышает 4,4 км/с против 8,4 км/с в слое пониженных скоростей в верхней мантии древних котловин Тихого океана.

Патерик окраинное мор« ОпцЛшдум Тиши омах

Рио.4. Модель строения тектоносферы .

I. Кора, 2. верхняя мантия, 3, астеносфера в верхней мантии, частота точек отражает степень частичного плавления, 4. слой пониженных скоростей, 5. сейсмические скорости, 6. плотность, 7, изотерма 1200°С, 8. плотность землетрясений, 3. разломы

- Плотность - 3.30 , в то время как плотность вышезалега-ющей верхней мантии = 3,35.

- Добротность наиболее низкая, ф-фактор =100, а в литосфере =400, <|окальной зоне - до 300С.

- Вязкость составляет 5« 10^ - 10^ П и может достигать Ю17П, в литосфере она может превышать Ю2^ П.

- Электрическое сопротивление составляет несколько десятков ом<м, литосфера - тысячи ом*м.

- Частичное плавление является характерным для астеносфер-ной линзы, достигающее по различным данным несколько процентов.

Астеносферная линза является зоной выплавления различного ро^л магматических продуктов от толеитовых серий с глубин до 30-50 км до щелочных базальтов с глубин свыше 100 км.

5.2.2. Плотностные модели тектоносферы

Построенные плотностные разрезы по отдельным геотраверсам подтверждают предложенную автором модель тектоносферы переходной зоны. Наименее тонкая литосфера толщиной до 20 км и максимальной мощности астеносфера о минимальными плотностями выделяется под Марианским ыеждуговым прогибом. Повышенной мощности астеносфера наблюдаетоя также под котловинами окраинных морей. Остаточные мантийные аномалии, полученные при исключении из наблюденных значений гравитационного поля гравитационного влияния земной коры, близки к нулю над стабильными океаническими котловинами, положительны в районах глубоководных желобов и отрицательны над окраинными морями. Плотностные неоднородности верхней мантии могут быть обусловлены неравномерным распределением температуры в переходной зоне. Обычно области с пони-

женной плотностью мантии соответствуют повышенные значения теплового потока. Это объясняется разуплотнением вещества мантии в связи с разогревом недр Земли. Высокий тепловой поток и разуплотнение мантип под окраинными морями связаны с подъёмом более лёгкой и более горячей аномальной мантии - астеносферы, фиксируемой сейсмологическими и электромагнитными исследованиями.

5.2.3. Тепловой поток и структуры земной корн.

Связь теплового потока с геологическими структурами отчетливо проявляется в переходной зоне, где происходит подъём к земной коре разогретой аномальной мантии. Изучены различные взаимосвязи между тепловым потоком и такими параметрами как возраст консолидации коры ( Смирнов, 1966), мощность земной коры или глубина до кровли мантии ( Смирнов, 1966 ; Смирнов, Сугробов, I960; Туезов и др., 1975, 1984; Watanabe et al. , 1977), возраст дна океанов ( Sclater, Francheteau, 1970), мощность океанической коры ( Adam ,1980; Смирнов, 1986).

Выявленные различные взаимосвязи, вероятно, отражают зависимость геотермического режима от тектоно-магматической активности, связанной с эволюцией астеносферы. Чем выше уровень залегания астеносферы, тем больше значения теплового потока и более молодой возраст излияния базальтов. Поэтому зависимость теплового потока от мощности коры не является корректной, так как не учитывается возраст формирования корн. Так, Тасманово море с тонкой корой имеет самые низкие из окраинных морей значения теплового потока, а котлоешю Пзресе-Вела, ичеюлия примерно аналогичную толщину коры, характеризуется высокими значениями теплового потока. Дело в том, что котловина Тзс.'.чп'ого моря обра-

зовалась давно, 60 млн.лет назад. С тех пор её недра продолжают остывать, источники машообразованпя всё больше погружаются в глубину и в пастоящее время они расположены, судя по электромагнитным данным, на глубине 100-120 юл. В то же время во впадине Паресе-Вела, которая образовалась 30-17 млн.лет назад, источники магмообразовашш расположены на глубине всего 30 км. Зависимость теплового потока от толщины коры проявляется лишь в пределах одной структуры. Например, в окраинном море наблюдается увеличение теплового потока от обрамления впадины, где значительная толщина коры, к ее центральной части, гди мощность земной ки^/ы миндальная, а вдоль осевой линии часто прослеживаются рифтовые структуры, характеризующиеся высокими значениями теплового потока.

Составлен график, показывающий связь теплового потока с возрастом тектоно-магматической активности окраинных морей (рис.5). Развивающиеся в настоящее время котловшш, такие как междуговые прогибы и впадины типа Окинава, вдоль осевых которых прослеживаются рифтовые структуры со свежими толеитовычи базальтами, имеют наивысшие значения теплового потока. Древние котловины, например, Тасманова и Кораллового морей, характеризуются наиболее низкими значениями теплового потока. Это объясняется тем, что под древними котловинзми астеносфера залегает более глубоко, чем под молодыми. Связь тепловой поток - возраст тектоно-магматической активности виражается в закокомеррюм увеличения теплового потока при омоложении возраста тектонических событий, причина которого заключается в процессах, протекающих в верхней мзитии, в частности, в астеносфере. Значения телаового потока зависят от выраженности астеносферы, от уровня её залегания в верхней мантии.

к-.'" «о

150 -

100

5С

котловина

Трог Окинава

Японское ^«^междуговие прогибы ^^^"^беверо-Фиджийокая когаоеина

Паресе-Ввла . шяоеина Сишц

,, в Соломоново море

Кора/новое ^ '

море о филшшинская

котловина Тасманово море

к2 5 й ^Г

Рис. 5, Корреляция теплового потока с возрастом тектоно-магматичеокой активности

5.2.4. Магматизм и отроение верхней мантии

Рассмотрены некоторые вопросы соотношения магматизма со отроением верхней мантии. Данные, относящиеся к магматизму краевых морей, показывают, что в морях с континентальной корой (например, Охотское, Японское) отмечается антидромная последовательность вулканизма. В краевых морях о океанической корой ,по мнении одних исследователей, развиты базальты, существенно не отличающиеся от базальтов срединно-океаничесяих хребтов, по мнению других - им свойственны черты некоторого сходства о базальтами островных дуг. Для окраинных морей типа Филиппинского характерно широкое распространение толеитового магматизма. Излияния толеитов охватывают длительные промежутки времени : 52-37 млн. лет - для Филиппинской котловины, 30-18 млн. лет -для котловины Паресе-Вела и 5+0 млн.лет - для Марианского трога.

Экспериментальные исследования показали, что их выплавление возможно на глубине , не превышающей 25-30 км. Действительно, геофизические данные свидетельствуют о том, что под тектонически активными структурами, как Марианский трог, встеносфера находится на глубине 20 км, а на поверхности в настоящее время происходят излияния толеитовых базальтов. Под котловиной Паресе-Вела астеносфера находится на глубине 30 юл, а под древней Филиппинской котловиной - на глубине 50+80 км. Смещение толеитового магматизма к востоку, в направлении Тихого океана, сопровождается подъёмом аномальной мантии к земной коре. После излияния толелтовых базальтов и формирования котловины литосфера остывает, а источники выплавления магмы постепенно погружаются примерно со скорость» I км в I млн. лет.

Проведена корреляция между строением верхней мантии я магматизмом (рис. 6).

Рис.6. Корреляция между составом магмы, возрастом её образования, глубиной залегания астеносферы и строением верхней мантия для Северо-Кятайской равнины ( Родников, 1987).

Скоростной разрез мантии по (Teng et al., 1983 )i данные по магматизму (Wu, 1987).

В качестве полигона выбрана Северо-Китайская равнина, где наиболее полно выполнены геолого-геофизические исследования.

Северо-Китайская равнина в каГнозое испытала тектоническую активизацию с образованием системы грабенов и проявлением трёх этапов магматической деятельности. Эоценовые (71,5-28,5млн. лет) базальты представлены толеитами. Предполагается их образование на глубине до 50 км. Неогеновые (23,8-2,6 млн.лет) оливи-новые базальты близки по составу континентальным толеитам. Их образование предполагается на глубине 70-8/) км. Четвертичные эффузивы представлены пересыщенными щелочами базальтами, источник образования которых расположен в верхней мантии на глубине 100 км. На рисунке видно, что уровню образования в настоящее время пересыщенных щелочами базальтов соответствует на скоростном графике слой с резко пониженными значениями сейсмических скоро-отей, начинающий о глубины 83 км. Выше на скоростном графике отмечаются слои пониженных скороотей, которые могут корреляро-ваться о остаточными уровнями выплавления толеитов на глубине 50 км, происходившим в эоценовую эпоху. Согласно приведённым данным литосфера Северо-Китайской равнины в течение последних 60 млн.лет остывает, а очаги магматизма постепенно погружаются вглубь мантии.

5.2.5. Соотношение астеносферы

с поверхностными структурами

В разделе подведены итоги изучения геологических вопросов соотношения глубинной и поверхностной структуры островных дуг я окраинных морей переходной зоны от Азиатского и Австралийского континентов к Тихому океану. На рис. 7 сведены шесте средние значения теплового потока, время проявления магматизма, характеризующего тектоническую активность, и выраженность астеносферы.

возраст магматизь 3 €, мг N/1 м

Рис.7. Корреляция теплового потока, магматизма и выраженности астеносферы.

Окраинные моря : а) Филиппинское,

6) Ялонокое ; Островные дуги : I - Курильская, 2 - Соломонова, 3-4 - Тонга-Кермадек и Новые Гебриды, 5 - Марианская

В переходной зоне наиболее полно выражена аотеносфера, отождествляемая о областью частичного плавления, генерирующей магму. К тектонически активным регионам приурочена более мощная, подступающая к коре аотеносфера. Она характеризуется аномально разогретым веществом мантии с пониженной плотностью, высоким поглощением сейсмических волн, повышенной электропроводностью, связанной с частичным плавлениам пород. Эти различия проявляются и в распределении теплового потока, который повышен в тектонически активных регионах, таких кдК островные дуги, междуговнв прогибы, глубоководные впадины молодых окраинных морей, горноскладчатые сооружения, и понижен или имеет нормальные значения в прилегающих к ним котловинах Тихого океана и на территория стабильных платформ континентов. Там, где магматические процессы наиболее полно проявлены, астеносфера наиболее чётко выражена. Австралийскому щиту соответствуют низкие значения теплового потока, отсутствие слоя пониженных скоростей, вулканизм проявился еще в раннем кембрии. В глубоководных котловинах окраинных морей интенсивному проявлению магматизма в кайнозойскую эру соответствует отчетливо выраженная астеносфера, которая в междуговых прогибах подступает к коре, обусловливая современную тектоническую и магматическую активность.

5.3. Образование структур переходной зоны

Формирование структур рассматривается с учётом ро/и развитой в верхней мантии переходной зоны астеносферной линзы, от которой отходят к земной коре выступы аномальной мантии. Чем выше уровень залегания аномальной мантии, тем более активными становятся тектоно-магадатические процессы.

В верхней мантии переходной зоны выделяется аномальная

мантия, которая большинством исследователей рассматривается как мантийный диапир, в основе образования которого лежит дифференциация вещества на границе ядра и мантии. Однако, комплексная интерпретация геолого-геофизических данных показывает, что диапиры аномальной мантии поднимаются от астеносферной линзы, развитой в верхней мантии. Принимая исходное положение о дифференциации вещества на границе ядра и мантии, которое является основой многих гипотез, следует сквзать, что в переходной зоне не наблюдается непосредственной связи'этого процесса с астеносферной линзой. Переходная зона является бескорневой структурой. Подошва астеносферной линзы прослеживается примерно на глубине 250 км. Далее наблюдается резкое уплотнение • вещества мантии, подтверждаемое гравиметрическими данными. СеЙбмическая томография ( Андерсон, Дзевонский, 1984) показывает, что на глубинах 350 и 550 км переходная зона характеризуется более высокими значениями скоростей, чем соседние регионы. В переходной зоне наблюдается отрыв астеносфервой линзы от питающего её глубинного источника, что вероятно, объясняется конвективными течениями в мантии.

Образование астеносферных линз обычно приурочено к участкам пониженной мощности, прочности и высокой проницаемости литосферы, к которым может относиться зона перехода. С разуплотнё-' нием вещества в астеносфере, обусловленным частичным плавлением, а также, повидимому, за счет поступления горячих флюидов связано возникновение избыточного объёма, что ь сьою очередь приводит к поднятию и затем растяжению вышележащей литосферы. Растягивающие напряжения обусловливают образование разрывных нарушений, выраженных в земной коре системой глубинных разломов и рифтов. .

Возникновение разрывов сплошности приводит к уменьшению литостатяческого давления, что создаёт благоприятные условия для выплавки легкоплавкой фракции из вещества мантии и образования в верхней мантия магматических очагов. К коре подступает низко-плотностное, разогретое вещество мантии, перерабатывающее земную кору с образованием глубоководных впадин окраинных морей я островных дуг. В пределах окраинных морей с тонкой корой произошло излияние толеитовых и оливиповых базальтов, наименее дифференцированных продуктов выплавления из мантии. В районах островных дуг о достаточно мощной земной корой тепловой поток, повидимому мог оказать существенное влияние на плавление низов коры о образованием высокоглиноземистых язвестково-щелочных пород от базальтов до риолятов с преобладанием андезитов. В процессе формирования структурных элементов переходной зоны можно выделить два этапа, связанные о развитием астеносферы -в верхней мантии. В первый этап, в связи с апвеллингом астеносферы к литосфере происходит подъём региона. В этот период может происходить образование горного складчатого сооружения типа Анд. Другой этап связан с образованней окраинных морей я островных дуг западной частя Тихого океана и подразделяется на две стадии, обусловленные,повидимому, миграцией разогретого вещества мантяи в процессе развития астеносферы.

В первую стадию ( К2 -А^ ) происходило дробление земной коры, образование глубоководных впадин окраинных морей, формирование окаймляющих их структур островных дуг. В следующую стадию, начавшая в плиоцене, произошло общее возднмапке структур островных дуг ( которое сопровождалось вулканизмом) и последующее их "разваливание" с образованием междуговнх бассейнов.

Вдоль осевой линии междуговых бассейнов прослеживаются ряфтовце структуры, сложенные плиоценовыми и четвертичными толеитовыми базальтами, а под корой существует аномальная мантия, характеризующаяся разуплотнением вещества.

Указанный процесс, вероятно, является циклическим, поскольку при образовании разрыва литосферы и каналов выхода магмы на поверхность напряжения снимаются, а астеносфера в верхней мантии возвращается в ненапряженное состояние. При остывании поднявшейся магмы лавопроводящие каналы закупориваются и ¿следствии непрерывности теплового потока в астеносфере снова возникают напряжения, что приводит к возобновлению действия вышеприведённого механизма.

6. Минерализация

Минерализация региона рассматривается в связи о распространением в верхней мантии переходной зоны астеносферной линзы, определяющей формирование окраинных морей и островных дуг. Подъём к земной коре аномальной мантия, являющейся источником тепла, вызывает активную тектоническую и магматическую деятельность, образование рифтовых структур о обширными гидротермальными проявлениями.

Как известно,, в конце 70-х годов были открыты гидротермальные источники, содержащие сульфиды в рифтовых зонах Восточно-Тихоокеанского хребта. Основным источником тепла являются маг» магические камеры, расположенные под рифтами и связанные, по-видимому, о неглубоко залегающей аномальной ыангвей - астеносферой ; Флюиды, образующиеся из мантии, являются дополнительным источником металлов. Строение земной коры окраинных морей подоб-

но океаническому. В их основании прослеживаются рифтовне структура, связанные с апвелингом астеносферы к земной коре, обусловливающим растягивающие напрячеияя в литосфере я магматическую деятельность. Для них характерны пониженные мощности земной коры, линзы аномальной мантии, повышенные значения теплового потока. Вероятно, что тектонические процессы в глубоководных котлованах аналогичны процессам, протекающим в срединпо-океанй-чйсквх хребтах. Данные о гидротермальных проявлениях были сведены на схеме строения переходной зоны (рис. 8), где показаны распространение ястеяосферной липпы по данным сейсмической томографии, глубина до поверхности астеносферы, рифтовыв структуры, цифрами показано время образования котловин. Гидротермальные процессы с сульфидными проявлениями приурочены к рифтам, расположенным над зонами подъёма аномальной мантии.

На подводном хребте Лорд-Хау во время рейса нио ФРГ "Зопне" в 1585 г. обнаружены осадки, богатые железом, марганцем, никелем, медью, кобальтом. В 1385 г. нис "Зонне" и в 1986 г. нио США "Томас Вашингтон" в междуговом прогибе Лау и Соверо-Фиджий-ской котловине в пределах рифта обнаружили породы, характерные для "черных курильщиков" срединно-океанических хребтов. Были драгированы измененные базальты, содержащие сульфиды. В конце 1985г. - начале 1986г. во время рейса "Моагга Уэйв"( С1ГА) был изучен бассейн 'Аз ну с моря Бисмар?са. Гидротермально измененные породы приурочены к рифтовой структуре, имеющей возраст 2,4 млн. лет. Японскими учёными в 1985 г. были выявлены гидротермальные поля, приуроченные к осевому рифту трога Окинава, а в 1988 г. было открыто сульфидное месторождение. Гидротермальная деятельность отмечена в Марианском троге. Здесь вдоль рифтовых зон

• " г

г и * и н о А £ЛП

'К <

(3*

О" Ш5

Рис. 8. Гидротермальные проявления в

глубинное строение переходной зоны I..Гидротермальные проявления, 2. рифто-вые структуры, 3. возраст котловин,

4. глубина до астеносферных выступов,

5. контуры астеносферной линзы

развиты толеитовые базальты молодого возраста. Они изменены в фации зелёных сланцев и содержат различные сульфиды. Эти данные получены во время бурения с нис "Гломар Челленджер" в 1978г. и во время рейса "Хакухо-Мару" в 1982 г.

Проявления гидротермальной деятельности приурочены к ныне активно развивающимся междуговым прогибам (например, Марианский, Лау) и впадинам, типа Окинава. Под этими структурами астеносфера ближе всего подходит к земной коре, например, в Марианском прогибе она находится га глубине 20 км. Устанавливается определённая взаимосвязь : астеносфера в верхней мантии - магаатические очаги в коре - рифты на поверхности - гидротермальная деятельность о отложениями сульфидов. Вероятно, что тектонические процессы в глубоководных котловинах и междуговнх прогибах подобны процессам, протекающим в средшшо-океаниче-ских хребтах. Следовательно, выявление рифтовых структур, образование которых связано о апвеллингом астеносферы, тлеет практическое значение. К ним относятся как молодые рифтовые образования о современной гидротермальной деятельностью, распространенные в междуговых бассейнах и впадинах типа Окинава, Манус ( море Бисмарка), Вудларк ( Соломоново море), так и древние рифты, выделенные почти во всех окраинных морях, часто перекрытые осадочными отложениями. Эти структуры можно рекомендовать для постановки детальных геолого-геофизических исследований, о целью обнаружения новых проявлений и залежей сульфидных месторождений.

- 43 -Заключение

Б диссертации на основе комплексной интерпретации результатов геолого-веофизических работ впервые представлено исследование глубинного строения переходной зоны от Азиатского и Австралийского материков к Тихому океану, выполненное по системе геотраверсов.

Разработан ме.тод обобщения и интерпретации геолого- геофизических данных для исследования переходной зоны - метод построения геотраверсов. Предложенный автором в 1976г. проект "Геотраверс" стал международной программой исследований советско-японского научного сотрудничества (Х976-19В2 гг.) и советско-японско-китайского сотрудничесвта (1984-1990 гг.).

Разработаны новые комплексные геолого-геофизические модели тектоносферы переходной зоны. Анализ геологических, геофизических и геохимических данных, выполненных по геотраверсам, позволяет сделать следующие выводы :

1. Отличительной особенностью строения переходных зон от Азиатского и Австралийского континентов к Тихому океану является распространение в верхней мантии астеносферной линзы, определяющей тектоническое развитие региона. Мощность линзы примерно 100-150 км. От неё отходят диапиры аномальной мантии, вызывающие переработку литосферы и формирование поверхностных геологических структур.. Под плиоцен-четвертичными междуговыми котловинами они располагаются под земной корой ( на глубине 15-20 км), под неогеновыми котловинами - на глубине примерно 30 км, вод палеогеновыми - на глубине 50+60 км. Подошва линзы расположена на глуби ^ примерно 250 км.

2. Переходная зона является бескорневой структурой.

Мантийные диапиры поднимаются от астеносферной линзы. Ниже её подошвы наблюдается уплотнение вещества мантии, что подтверждается гравиметрическими наблюдениями и данными сейсмической томографии. Это свидетельствует об отрыве остеносцерной линзы от питающего её глубинного источника.

3. Установлена корреляция между поверхностными геологическими структурами и строением верхней мантия. К тектонически активным регионам приурочена более мощная подступающая к коре астеносфера.Она характеризуется аномально разогретым веществом мантии с пониженной плотностью, высоким поглощением сейсмических волн, повышенной электропроводностью, связанной с частичным плавлением. Эти различия проявляются и в распределении теплового потока, который повышен в тектонически активных районах, таких как островные дуги, междуговне рогибы, глубоководные впадины окраинных морей, и понижен или имеет нормальные значения в прилегающих к ним котловинах Тихого океана и па территория стабильных платформ континентов. На поверхности поднятия астеносферы соответствуют рифтовые образования и излияния толеитовой магмы. Они располагаются в зонах растяжения и проявляются на фоне уменьшения толщины литосферы и высокого теплового потока.

- Плотность теплового потока зависит от глубины залегания астеносферы.

- Чем выше уровень залегания астеносферы, тем моложе возраст тектоно-магматической активности и больше значения теплового потока.

- При достижении уровня залегания астеносферы примерно 20 км происходит раскол литосферы, образование меядугогах прогибов, вдоль осевых линий которых прослеживаются рпфговне

структуры с излияниями толеитовых базальтов.

- Источники магмообразования связаны с областями пониженных скоростей. /стеносферная линза переходной зоны является зоной выплавления различного рода магматических продуктов от толеитовых серий с глубин до 50 км, до щелочных базальтов с глубин примерно 100 км.

4. Формирование структур земной коры обусловлено эволюцией астеносферной линзы, наиболее полно выраженной в переходной зоне. В образовании структурных элементов выделены два этапа, обусловленные миграцией магматического потока, исходящего из астеносферной линзы. В первый этап - поздний мел -миоцен - были образованы глубоководные котловины в излияниями толеитовых базальтов и островные дуги, характеризующиеся анде-зитовым типом магматизма. В следующий этап, начавшийся в плиоцене при общем воздыманил островных дуг, были сформированы междуговые прогибы, образовавшиеся при разваливании структур островных дуг с внедрением базальтов и произошло углуЬление желобов.

5. Выявлена генетическая основа образования сульфидных месторождений, проявления которых связано с апвеллингом астеносферы. Установлена взаимосвязь : подъём астеносферы - образование магматических очагов в коре - формирование рифтов на поверхности - гидротермальная деятельность с образованием сульфидов. Рекомендованы молодые и древние рвфтовые структуры для постановки детальных reoлого-геофизических исследований с целью выявления сульфидных месторождений. . •

Основное содержание работа отражено в монографиях :

1. Родников А.Г. Островные дуги западной части Тихого океане.

М.Наука, 1979, 150 с.

2. Родников А.Г., Родникова Р.Д. Японо-Сахалинская островная

дуга. М.Наука, 1974, 75 с.

3. Родников А.Г., Гайнанов А.Г., Ермаков Б.В., Като Т.,

Ковыляй В. Ш., Селиверстов В. А., Стамура X., Смирнов Я. Б., Строев П.А., Щукин Ю.К. Геотраверс Сихэтэ-Алинь-Японское море-остров Хонсю-Тихий океан. М. Междуведомственный геофизический комитет АН СССР, 1982, 52 с.

в статьях :

4. Родников А.Г. К вопросу о тектонике о.Итуруп. Вести. МГУ,

геология, № 6, 1968, 92-94.

5. Родников А.Г. Основные структурные элементы Японо-Сахалин-

ской островной дуги. Геофиз.бюлл., № 20, 1969, 27-32.

6. Родников А.Г. Фундамент островных дуг Дальнего Востока.

- В кн. Проблемы мирового океана. Изд. МГУ, 1970, 102-185.

7. Родников А.Г., Родникова Р.Д. 0 влиянии верхней мантии

на развитие земной корн Курило-Камчатской островной дуги. В га.Проблемы развития земной корн и верхней мантии. Наука,

1970, 70-73.

8. Родников А.Г. Геотраверсы зевдгой корн Тихоокеанского под-

вижного пояса.Геофиз.бюлл., № 22, IS7I, 44-51.

9. Годников А.Г., Родникова Р.Д. Глубинное строение Японо-

Сахалинской островной дуги. Изв.АН СССР, сер.геол., й I,

1971, 24-34 . Abyssal structure of Japanese-Sakhalin iplen<i arc.-Int. Geol. Rev., 14, N 1, 1972.

IQ. Беляевский H.A., Родников А.Г. Строение земной кори

островных дуг и дальневосточных морей. Статья I. Островные дуги. Еюлл. МОИД.отд.геол., вып. I, 1971, 5-24. Crustal structure of the island arcs and Par Eastern seas, article 1. Island arcs. Int. Gepl. fiev., 14, N 2, 1972.

11. Беляевский H.A., Родников А.Г. Строение земной корн остров-

них дуг и дальневосточных морей. Статья 2. Дальневосточные моря-и вулканические пояса. Болл.МОИП , отдел.геол., вып. 2, 1971, 17-35. The Par Eastern Seзв and Volcanogenit Belts. Int. Geol. Rev.,, v. 14, N 3, 1972.

12. Родников А.Т., Хаин B.E. Проблема направленности развития

земной коры северо-западной части Тихоокеанского подвижного пояса. Геотектоника, № 3, 1971, 16-31.

13. Родников А.Г. Тектоника северо-западной части Тихоокеан-

ского подвижного пояса. Георз.бюлл., № 23, 1971, 10-16.

14. Беляевский H.A., Родников А.Г, Земная кора дальневосточ-

ных морей и островных дуг. - В кн. Методика и результаты исследований земной коры и верхней мантии. М.Наука, 1972, 64-104.

15. Беляевский H.A., Родников А.Г. Островные дуги Дальнего Востока. - В кн. Земная кора островных дуг и дальневосточных морей. М.Наука, 1972, 5-26.

С

16. Iiodnlkov А.О., Khaln V.E. On the trend in evolution oí the Earth's crust in tVie North-Yfestern part of the Pacific Mobi belt.-Island arc and marginal sea. Tokai University Press, 1971, 65-76 (in Japanese).

17. Родников А.Г. Строение фундамента дальневосточных морей

островных дуг. - В кн. Глубинная структура дальневосточных морей и островных дуг., Владивосток, 1972, 317-321.

18. Rodtilkov A.Q. Geologische Tiefenotruktur der Inselbogen.-

t/machau in »issenschaft und Technik, 1973, И 18.

19. Rodnikov A.Q. The Earth's crust of the Northwestern part of

the Pacific mobile belt.-Tectonophysics, 20, 1973, 105-114.

20. Родников А.Г. Советско-японский семинар по проекту

верхней мантия Земли. Геофяз.бюлл. , Л 25, 1973, 29-32.

21. Rodnikov A.G. Peculiarities of the tectonic structure of

the fundament of island arcs.- Crust and Mantle structure in Siberia Japan - Pacific Region. Tokyo, Japan, 1974.

22. Родников А.Г. Особенности строения земной корн дальневосточ-

ных морей.-В кн. Земная кора окраин материков и внутренних морей. М.Наука, 1975, 168-173.

23. Родников А.Г. Геолого-геофязяческий разрез литосферы

северного полушария Земля. - В кн. Геофизические поля я сейсмичность. М. Наука, 1975, 185-193.

24. Родников А.Г. Земная кора Филиппинского моря и его обрам-

ления. - В кн. Геолого-геофизические исследования зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану. М.Сов. Радио, 1976, 88-99.

25. Родников А.Г. Исследования глубинного строения остроента

дуг и окраинных морей западной части Тихого океана ( на основе построения геотраверсов). Тезисы доклада Ш советско-японского семинара по геодянэмическому проекту. Dsmo-Сахалннск, 1976.

26. Родников А.Г. Особенности тектонического строения фундамен-

та островных дуг. - В кн. Геолого-геофизические исследования зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану.

¡J.Сов.Радио, 1976, 54-55. "i

27. Rodnikov А.О. Geodynamics of the Western part of the Pacific

ocean.-Western Pacific and Magma Genesis, Tokyo, 1977.

28. Родников А.Г.Асано С., Гайнанов А.Г., Ермаков Б.В. и др.

Комплексная интерпретация геолого-геофизических данных по геотраверсу. Тезисы доклада симпозиума "Современные методы регистрации и интерпретации сейсмических наблюдений. М. Междуведомственный геофизический комитет, 1979.

29. Rodnikov A.Q., Asano S., Gainanov А.в., Ermakov B.V. «t el.-

Abstracts 26 Congress Geologique International, v.II, Paris, Prance, 1980.

30. Родников А.Г., Вадковский В.II. Модель тектонооферы я

процессы в переходной зоне западной части Тихого океана. Тезисы доклада международного совещания но геодинамике. Южно-Сахалинск, IS8I.

31. Rodnikov A.G., Vadkovsky. The model of the tectonosphere and

processes in the transition zone of the Western part of the Pacific ocean.-»Abstracts 21 Oeneral Assembly IA3PEI. London, Canada, 198».

32. Rodnikov A.Q., Vadkovsky. Mechanism of structure formation in

the transition eone of the Western Pacific.-Volcanism of the island arcs, Tokyo, 1981.

33. Родников А.Г., Вадковский B.H. Механизм формирования

структур переходной зоны западной части Тихого океана.

Вулканология И сейсмология, й 3, 1982, 88-91. Earth Science, v.38, N б, 1984, 435-439 (in Japanese).

34. Родников А.Г., Гайнанов А.Г., Ермаков Б.В., Като Т. и др.

Геотраверо Сихотэ-Алинь-Японское море-о.Хонсю- Тихий океан. Тихоокеанская геология, Й 3, IS82, 84-89.

35. Родников А.Г., Советско-японокое сотрудничество в области

геофизика. Вестник АН СССР, » I, 1983, 105-109.

36. Rodnikor A.G., Galnanov А.О., Ermakov B.V. et al. An experi-

ment of combined interpretation of geophysical data for the study of the Earth's interior *on Geotraveree the Soviet-Japanese cooperative programme.-Abstracts 18th General Assembly IUQQ, Hamburg, 1983.

37. Ермаков Б.В., Родников А.Г., Селиверстов В.А. Соотношение

поверхностной и глубинной структуры активных окраин Тихого океана. Тезисы доклада симпозиума "Строение и динамика переходных зон. И,Д983, 46-47.

38. Родников А.Г., Гайнанов А.Г., Ермаков Б.В. и др. Динамиче-

ская модель строения тектоносферы переходной зоны от * Азиатского континента к Тихому океану. Тезисы доклада

симпозиума "Строение н динамика переходных зон. , IS83, 115—116«*

39. Родников А.Г. Советско-японское сотрудничество в области

геофизики. Наука я человечество, М.6 Знание, 1984, 356-357.

40. Родников А.Г. Астеносфера активных окраин Тихого океана. .

Тезисы 27 Международного геологического конгресса, шп.4, секция 08, 09, 1984, 179-180.

41. f'otJnikov A.G. Correlation between deep end surface structure

in the Eastern pert of Aaia.-Abstracts boolc International

Association ol Seismology and Fhyaiea of the Earth's Interior Hyderabad, India, 1934.

42. Kcdnikoy A.G, Zusammenarbeit sowjotiechar und japunlaoher

Geophysiker.-Wissenschaft und menschheit. Berlin, 1964, 359-360.

43. Rodnikov A.Q., Gainanov A.C., Krmalcov B.V., Shimamura H. et t

Geotraverse aoroaa the Sikhote Alin - th« Sea of Japan - tlu Honshu island - the Pacific. - Marine Geophysioal fleseerchai

7, 1965, 379-397.

44, Родников А.Г. Международный проект "Геотраверс" : задачи,

проблемы, перспективы. Вестник АН СССР, J& 2, 1986, 101-106,

45, Ермаков Б,В., Родников А.Г., Селиверстов В.А, Глубинное

строение окраин Тихого океана.- В кн. Геодинамические исследования, Й9..М.Наука, 1966, 14-28.

46. Родников А.Г., Саки Ц. Геодинамические процессы на границе

Ев1_)зии и Тихого океана. Будущее науки, вып. 19."Знание", 1986, 190-203.

47, Родников А.Г. Соотношение астеносферы и структур земной

коры окраин Тихого океана. Тихоокеанская геология, 1986, й 4, 15-22.

48. Семенова Г.й., Зорина АЛ'., Кунни И.Я,, Родников А.Г,

Районирование верхней мантии Тихого океана по данным геофизических исследования.-В кн, Строение и динамика зон перехода от континента к океану. М., Наука, 1986 , 57-64.

49, Родников А.Г. Соотношение поверхностных и глубинных структу

островных дуг и окраинных морей западной части Тихого океан Проблемы геофизики океанического дна. I Всесоюзная конференция-морской геофизики, T.II, М., IS87

50, Родников А.Г. Разрезы тектоносферн зоны перехода от континентов к Тихому океану.-Тезисы доклада П совещания по программе ЭЯАС. Киев, 1987.

5Т. Родников А.Г. Геотраверс Филиппинского моря. -В кн. Геоло-гая Тихого океана. -Тезисы докладов Ш Тихоокеанской школы по морской геологии, геофизике и геохимии, ч. П, Владивосток, 1987.

52. Гайяанов А.Г., Строев П.А., Булычев А.А., Родников А.Г. Гравитационное поле и плотностныв модели литосферы я астеносферы дальневосточных окраинных морей. - В кн. Геология Тихого океана. Владивосток, 1987.

.53, Rodnlkov A.G. Correlation between dear end surface structure in the transition eono from continent to Taoific.-Abstracts XXX General Assembly, Vancouver, Canada, 1987. .

54. A.G.Rodnikov Correlation between tha esthenosphere and the

structure of the Earth's cruat in active margin of the Pacific. Tectonophysics, 146, 1988, 279-289.

'55. Года.нков А.Г. Глубинное строение окраинных морей и гидротермальная деятельность. Тихоокеанская геология, 1986, ft 2, 11-14.

5", Родников А.Г. Проблема соотношения поверхностной и глубинной структуры Земля ( на примере западной части Тихого окелпа).- Геоляпзмическяе исследования , JI 12, Междуведомственный геофизический комитет АН СССР, М., 1908, ISO—168.

в сборниках статей, вышедших под редакцией :

57. Методики И результаты геолого-геофизцчаскюс иоследований

земной коры и верхней мантии, М., Наука, 1972, 25 п.л. (Отв.ред. И.С.Вольвовский, А.Г. Родников, Ю.К. Щукин).

58. Земная кора островных дуг и дальневосточных морей. М..Наука,

1972, 20 п.л. (Отв.ред. Н.А.Беляевский, А.Г. Родников, А.Г. Гайианов).

5S, Земная кора окраин материков и внутренних морей.М. .Наука, 1975, 20 д.л. (Отв.ред. H.A. БеляевбкиЙ. B.C. Вольвовский, А.Г.Родников).

60. Геолого-геофизические исследования зоны порехода от Азиат-

ского континента к Тихому океану. М. Сов.Радио, 10 п.л. (Отв.ред. B.C. Вольвовский, А.Г.Родников).

61. Геофизические исследования зоны перехода от Азиатского

континента к Тихому океану. М., Наука, 1977, 16 п.л. (Отв. ред. Б.С. Вольвовский, А.Г. Родников).

62. Тектоника оеверо-эападаой части Тихого океана. М. .Наука, 1983,

15 д.л. (Отв.ред. А.Г.Родников).

63. Строение и динамика зон перехода от континента к'океану. М,

Наука, 1986, 20 п.л.(Отв.ред. В.В.Белоусов, Ю, Артемьев, А.Г. Родников).

64. Глубинное сейсмическое зондирование. Данные по Тихому океану.

ШЩ.Ы. IS87, 10 п.л. (Отв.ред. И.Н.Кэсминокая, А.Г.Родников , Г.И.Семенова),

Л', i'ß