Геодинамика полярных и приполярных областей Российской Федерации

Решаемая в рамках НИР «Геодинамика полярных и приполярных областей Российской Федерации» научно-техническая проблема находится на стыке, с одной стороны, приоритетного направления научных исследований – Решение крупных геологических задач освоения Арктики и рационального природопользования в Арктическом регионе, а с другой стороны направлена на решение фундаментальных вопросов глобальной геодинамики Земли, в том числе на ранних этапах её эволюции. Основными объектами исследований в 2021 году явились полуостров Таймыр, полярные и приполярные территории Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты, Верхояно-Чукотская область, Кольский полуостров и Северная Карелия. В результате шестого этапа работ по НИР в 2021 году получены следующие основные результаты. (1) Трековый анализ апатита из интрузивных комплексов, расположенных в разных частях Сибирской трапповой провинции, показал интрузивные тела характеризуются сложной тепловой историей, интерпретация которой свидетельствует о существовании над современным эрозионным срезом на протяжении интервала ~250-200 млн. лет мощной (не менее 2 км) вулканогенно-осадочной толщи. Этот результат имеет критическое значение для тестирования гипотез формирования крупных магматических провинций и их влияния на биосферу Земли. (2) В результате проведенных исследований установлено, что офиолитовые пояса Таймыра существенно различаются как по геологическому положению в общей структуре складчатой области, так и по внутреннему строению. Впервые предложен новый механизм поступления офиолитов в земную кору Фаддеевского блока Северо-Восточного Таймыра. Установлено, что Становские офиолиты внедрились по границе двух различающихся степенью метаморфизма и составом комплексов горных пород мезопротерозойского возраста в результате интродукции при вендской коллизии. Компьютерное моделирование позволило выявить, что интродукция офиолитов задуговых бассейнов может происходить на разных уровнях глубинности и приурочена в основном к границам нижней, средней и верхней коры. (3) Согласно структурно-геоморфологическому анализу рельефа Таймыра в данном районе наблюдается нарастание интенсивности неотектонических процессов с юго-запада на северо-восток, что обусловлено приближением к зоне спрединга хребта Гаккеля Северного Ледовитого океана. В новейшей структуре полуострова Челюскин наблюдаются неотектонические поднятия блокового и складчато-блокового типа, имеющие северо-восточное простирание. Многочисленные надвиги, развивающиеся в настоящее время унаследовано, меняют свое простирание с практически субмеридионального на севере полуострова на СВ. Разрывные нарушения и зоны трещиноватости северо-западного направления, по-видимому, являются более молодыми и, как правило, имеют левосдвиговую природу. Указанные дизъюнктивные нарушения секут разломные зоны северо-восточного простирания, смещение достигает нескольких километров. Распределение гравитационных аномалий, возможно, указывает на разнонаправленность вертикальных движений в этом районе, рост локальных поднятий во впадинах при общем их прогибании, а также подтверждает рост горных сооружений, которые еще не успели скомпенсироваться. (4) Собран и обобщен современный материал по протерозойской геодинамике и коренной алмазоносности территории восточной части Балтийского щита. В течение основной части протерозоя рассматриваемая территория развивалась в редуцированном геодинамическом внутриплитном режиме. Только два орогенических пояса испытали полный цикл Вильсона в палеопротерозое: аккреционный Свекофенский и коллизионный Лапландско-Кольский. Проведенный анализ алмазоносности коренных протерозойских источников в пределах восточной части Балтийского щита позволяет предварительно наметить некоторые перспективные площади в порядке убывания степени их перспективности. (5) Проведена сравнительная характеристика обстановок осадконакопления черных сланцев баженовской (титон-берриас), куонамской (нижний-средний кембрий), доманиковой (верхний девон-нижний карбон) и хадумской (нижний олигоцен) свит с целью выявления общих черт и особенностей в формировании разновозрастных черных сланцев. Установлено, что в каждом из бассейнов действовали придонные течения, приносившие и распределявшие биофильные элементы, а благоприятные условия формирования черных сланцев возникали не столько благодаря очередной трансгрессии, выраженной в подъеме уровня моря, сколько вследствие синхронного гораздо более масштабного подъема уровня термоклина и сероводородного заражения. Показано, что накопление черных сланцев в каждом трансгрессивно-регрессивном цикле во всех рассмотренных бассейнах начиналось на относительных поднятиях шельфа или их склонах по причине того, что зоны повышенных глубин аэрировались придонным стоком, а мелководья – штормами. Во все черносланцевые бассейны фанерозоя Северной Евразии биофильные элементы поставлялись начиная с позднего девона преимущественно с геохимически активных ландшафтов континентов, тогда как в кембрии (и докембрии?) главную роль в поступлении питательных веществ в черносланцевые бассейны играл океанский апвеллинг. (6) По результатам массовых измерений анизотропии магнитной восприимчивости и по петрографическим характеристикам среди палеопротерозойских интрузивных тел с островов, расположенных вдоль юго-западных берегов Кандалакшского залива Белого моря, выделяется две генерации: первая генерация интрузивных тел подвержена в большей степени метасоматическим процессам (серпентинизация), а вторая – региональному метаморфизму. На опробованных островах Онежского залива, расположенных вдоль его юго-западных берегов, отмечается уменьшение значений основных параметров анизотропии магнитной восприимчивости по удалению от Карельского кратона, что может быть связано с вторичной гидротермальной проработкой во время коллизионных процессов в протерозое. (7) Проведена серия лабораторных экспериментов по созданию химической остаточной намагниченности в заданном магнитном поле при температуре от 250°С до 450°С и давлении до 1 кбар. Показано, что вторичные компоненты, образовавшиеся в ходе лабораторных экспериментов в результате химического перемагничивания, имеют характерное для этого типа перемагничивания «банановое» распределение на сфере, образованное в результате наложения разновозрастных низкотемпературных гидротермальных процессов. Экспериментальные данные верифицированы на природных объектах – палеопротерозойских комплексах Карельского кратона. Анализ выделенных в 1235 образцах среднетемпературной вторичной компоненты намагниченности позволил установить закономерные изменения направлений докембрийских компонент намагниченности в зависимости от вклада вторичных фанерозойских компонент. Показано, что изменение склонения происходит из-за невозможности выделения/недоучета вклада девонской и пермской вторичных компонент, а наклонения – мезозойской и современной компонент намагниченности. (8) Получены новые данные о петрохимических, геохимических особенностях и U-Pb возрасте цирконов интрузивных гранитоидных массивов Верхояно-Колымской складчатой системы, расположенных в юго-восточных отрогах хр. Полоусный, в области сочленения Хачимерского, Селенняхского и Туостахского антиклинориев. Установлено, что породы гранодиорит-гранитовой ассоциации сформировались в интервале 139-134 млн. лет в субдукционной обстановке, а диориты северной части Махастырского массива диорит-гранит-гранодиоритовой ассоциации образовались, вероятно, в условиях растяжения 132 млн. лет назад. (9) По представительным палеомагнитным коллекциям Охотско-Чукотского пояса и его фундамента получены данные об анизотропии магнитной восприимчивости, выполнен термомагнитный анализ. По данным анизотропии магнитной восприимчивости напряженное состояние по мере удаления от Южно-Анюйской структуры распределялось неравномерно, что позволяет реконструировать возможное направление палеотечений в ходе формирования терригенных комплексов. Вулканиты грунтовской свиты, скорее всего, формировались в постколлизионной обстановке и не затронуты значительными деформациями, а вулканиты Охотско-Чукотского вулканического пояса имеют первичную магнитную текстуру, что позволяет реконструировать направления течения магматических расплавов. (10) Выполнены детальные морфометрические и структурно-геоморфологические исследования дна пролива Великая Салма Кандалакшского залива Белого моря с помощью геоинформационных технологий. Морфометрический анализ цифровых моделей рельефа на оба региона исследования позволил получить ряд производных карт следующих морфометрических показателей: батиметрические уровни, углы наклона поверхности, вертикального и горизонтального расчленения рельефа и др. Пространственные данные, полученные в ходе построение карт батиметрических уровней, крутизны склонов, глубины и густоты расчленения рельефа стали основой карты морфометрических комплексов рельефа. Структурно-геоморфологические исследования территории подразумевали выявление новейших структур и восстановление истории развития рельефа, исследуемых регионов за неотектонический этап. Исследование включало восстановление эрозионной сети водотоков территории, а на базе восстановленной сети водотоков проводился пространственно-тематический анализ с построением карт базисных поверхностей и карт разностей базисных поверхностей. Результаты исследований были представлены на всероссийских и международных конференциях, опубликованы в статьях и материалах конференций, а также внесены в разработанный кафедрой динамической геологии ГИС-проект «Геодинамика полярных и приполярных областей Российской Федерации».