Г.Э. Грикуров[62], Г.Л. Лейченков[63], Е.В. Михальский[64]
Тектоническая эволюция Антарктики в свете современного состояния геодинамических идей
Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов
Аннотация
В рамках проведения исследований по программе Международного полярного года 2007–2009 гг. Комиссией по геологической карте мира (КГКМ) была выдвинута инициатива составления Тектонической карты полярных областей Земли масштаба 1:10 000 000. Первым этапом выполнения этого проекта стала подготовка макета новой тектонической карты Антарктики во Всероссийском научно-исследовательском институте геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга. В ходе работы над картой были обобщены обширнейшие геолого-геофизические материалы, полученные российской и зарубежными антарктическими экспедициями в течение последних 15–20 лет. Результаты новейших изотопно-геохимических анализов горных пород антарктического материка, а также особенности глубинной структуры его континентальной окраины, выявленные в ходе интенсивных морских геофизических исследований, позволяют скорректировать тектонические модели, разработанные в предшествующие годы отечественными и иностранными учеными, и предложить современную концепцию тектонического строения и геодинамической истории Антарктики.
1. Введение
Тектонические карты и схемы антарктического материка, создававшиеся во второй половине прошлого века, базировались на материалах рекогносцировочных геологических исследований в наиболее обнаженных районах материка, а также на результатах изотопно-геохронологического изучения горных пород главным образом K-Ar и Rb-Sr методами; к ним в 1970-ых годах добавились U-Th-Pb и Pb-Pb изотопные методы, с помощью которых в Антарктиде были, в частности, получены древнейшие на планете датировки горных пород на уровне порядка 4 млрд. лет (Соботович и др., 1974).
При тектонической интерпретации этих данных отечественными исследователями было принято на вооружение представление о первичности земной коры континентального типа и существовании практически на всей территории Антарктиды раннедокембрийского кристаллического цоколя. Предполагалось, что на относительно небольших участках этот цоколь сохранился в первозданном виде, но в основном подвергался рекуррентной тектоно-магматической активизации в пределах позднедокембрийских подвижных областей кристаллического фундамента, тогда как в складчатых поясах Трансантарктических гор и Западной Антарктиды он был полностью переработан фанерозойскими тектогенезами. Геодинамическая природа этой активизации не была предметом специального рассмотрения, но «по умолчанию» увязывалась с определяющей ролью вертикальных движений (Грикуров и др., 1978; Grikurov, 1982).
Среди западных ученых в 1970-ых годах уже однозначно утвердилось мнение об аккреционном разрастании Восточно-Антарктического «щита» за счет эокембрийско-фанерозойских конвергентных процессов на его тихоокеанской окраине (Craddock, 1970; Elliot, 1975). Разночтения проявлялись только в вопросе о том, происходило наращивание континентальной коры в основном за счет смещения в сторону океана последовательно омолаживавшихся активных окраин или путем коллизионного присоединения крупных континентальных террейнов. Следует отметить, что полная ясность в этой области не достигнута до настоящего времени.
Рекогносцировочными геологическими наблюдениями раннего периода исследований было охвачено подавляющее большинство доступных надледных выходов горных пород Антарктиды, поэтому существенных новых данных на этом направлении ожидать не приходилось, и геологическое «точкование» практически прекратилось. Некоторые наиболее загадочные геологические и/или потенциально рудоносные объекты стали предметом повторных полевых исследований, которые, однако, не принесли неожиданных результатов и не дали убедительных ответов на нерешенные вопросы. Дальнейший прогресс в расшифровке геологической истории континента был обеспечен начавшимся в конце 1980-х годов изучением антарктических пород Sm-Nd методом с широким применением U-Pb датирования SHRIMP по цирконам и другим акцессорным минералам. Образцы для аналитических исследований отбирались как из хорошо документированных старых коллекций, так и в ходе дополнительных целенаправленных полевых наблюдений на наиболее представительных геологических объектах. Результаты именно этих исследований и сопутствующего детального изучения вещественного состава анализировавшихся пород дали основной материал для разработки обновленной тектонической модели Антарктики (рис. 1), вносящей коррективы как в ранние схемы, выдвигавшиеся отечественными учеными на базе традиционной геосинклинально-платформенной парадигмы, так и в более поздние построения, основанные на принципах тектоники плит. Важную роль играла также общая эволюция взглядов на становление и распад Гондваны; этот процесс, в свою очередь, в значительной мере опирался на поступавшие новые материалы по антарктической материковой суше и ее подводной окраине.
Рис. 1. Тектоническое строение Антарктики. 1 – докембрийский фундамент в щитах и массивах Восточной Антарктиды: (а) нерасчлененный под ледовым куполом, (б) области ранней стабилизации (б’– архейские ядра, б’’– архейско-палеопротерозойские массивы), (в) гренвильский подвижный пояс; белой штриховкой показаны зоны интенсивной пан-африканской переработки. 2–4 – складчатые пояса Трансантарктических гор и Западной Антарктиды: 2 – выступы кристаллической инфраструктуры; 3 – тихоокеанские аккреционно-коллизионные орогены: (а) эокембрийско-раннепалеозойский складчатый пояс Трансантарктических гор (росский ороген), (б) ранне-(?)среднепалеозойская складчатая система северной оконечности Трансантарктических гор и западной части Земли Мэри Бэрд (борхгревинкский ороген), (в) палеозойско-раннемезозойская складчатая система побережья моря Амундсена (амундсенский ороген), (г) мезозойско-кайнозойская складчатая область Антарктического полуострова (андский ороген, или Антарктанды); 4 – внутриплитные складчатые зоны: (а) неопротерозойско-раннепалеозойская, (б) познепалеозойско-раннемезозойская, (в) позднемезозойская. 5 – недислоцированные чехлы: (а) (нео?)протерозойско-палеозойские платформенные формации, предположительно широко развитые в депрессиях подледного ложа Восточной Антарктиды, (б) среднепалеозойско-раннемезозойский (биконский) чехол Трансантарктических гор, распространяющийся (по геофизическим данным) на подледную часть росского орогена и прилегающего фундамента. 6 – мезозойско-кайнозойские осадочные бассейны: (а) внутриматериковые и на континентальной окраине, (б) в прилегающих океанических котловинах, (в) выступы фундамента бассейна моря Росса. 7 – вулканические плато: (а) под осадочным чехлом пассивной окраины, (б) на океанической коре (б’—под осадочным чехлом), (в) позднекайнозойские щелочные и толеитовые платобазальты Западной Антарктиды, (г) микроконтинент Кергелен. 8 – структуры растяжения: (а) границы рифтов, предшествовавших распаду Гондваны, (б) сбросовый уступ по границе бассейна моря Уэдделла, (в) активный рифт пролива Брансфилд. 9 – грабенообразные депрессии неустановленного происхождения в рельефе коренного ложа. 10 – конвергентные границы: (а) зоны палеосубдукции, (б) сутуры (б’—раннепалеозойская, б’’—позднемезозойская). 11 – неогеновая(?) вулканическая дуга Джейн. 12 – предполагаемое положение границы росского орогена под биконским чехлом. 13 – океаническая кора вне области кластического осадконакопления. Сокращения: ГПЧ – горы Принс-Чарльз, ХрШ – хребет Шеклтона, ЗВ – северная часть Земли Виктории.
2. Древняя платформа Восточной Антарктиды
SHRIMP-датировки убедительно подтвердили архейский возраст глубоко метаморфизованных ядер ранней стабилизации, затронутых более поздней переработкой лишь в периферических зонах и единодушно классифицируемых как (прото)кратоны большинством антарктических исследователей. Модельные возрасты TDM протолитов континентальной коры, рассчитанные по результатам изучения изотопов Sm-Nd, в наиболее изученных кратонах (Земля Эндерби, южная часть гор Принс-Чарльз) находятся в диапазоне 4,0–2,7 млрд. лет (Михальский, 2008). При этом разрыв между временем возникновения первичного континентального субстрата и возрастом тектонической стабилизации коры, определяемым по преобладающим U-Pb датировкам цирконов, может измеряться многими сотнями миллионов лет (Грикуров, Михальский, 2002). Эти данные хорошо согласуются с глобальными закономерностями эволюции древних кратонов, повсеместно характеризующихся разновозрастностью (в пределах катархея и архея) и значительной длительностью становления (Лобач-Жученко, 2009).
