Abstract

New geochronological and geochemical data on Mesozoic basaltoid complexes have been obtained. Paleogeodynamic reconstructions of the initial stage of the Atlantic Ocean opening have been updated and rendered more precise. The physical-chemical settings of magmatism have been revealed. The role and influence of Mesozoic-Cenozoic ocean forming processes on the development of the tectonic aspect of the Barents Sea continental margin were described in the context of fundamental problems on the geological structure and evolution of the Arctic lithosphere.

На основе материалов, собранных в течение последних трех лет Международного полярного года (2007–2009 гг.) и анализа опубликованных данных представлена обобщенная картина, соответствующая современному уровню знаний не только о мезозое Северной Евразии, но и Арктики в целом. Внесены коррективы в ранее выполненные реконструкции физико-географической, гидрологической и климатической ситуации на территории Евразийской Арктики в мезозое (позднетриасовое время, юрский периоды и ранний мел). Впервые получены принципиально новые палеомагнито– и биостратиграфические данные, позволившие утверждать, что практически весь верхневолжский подъярус должен быть включен в юрскую, а не в меловую систему, как это принято большинством специалистов в Западной Европе и закреплено решением Межведомственного стратиграфического комитета России. Значительно уточнена стратиграфия кимериджского и волжского ярусов верхней юры Западного Шпицбергена. Показано, что последовательность кимериджских и волжских фаунистических горизонтов очень близка к ранее выделенной в Восточной Гренландии. Проведена прямая корреляция разреза бухты Агард (о. Западный Шпицберген) с разрезом верхневолжского подъяруса Северной Сибири (п-ов Нордвик) по биостратиграфическим и палеомагнитным данным. Детализированы зональные шкалы юрской системы по аммонитам, благодаря детализации этих шкал удалось сопоставить геологические и биологические события разной природы. В разрезах на о. Столбовой на основании изучения бухиид выделены верхневолжский подъярус, рязанский ярус (бореальный берриас) и нижний валанжин. Значительно изменены контуры глубоководной параокеанической впадины в районе Новосибирских островов в конце юрского и начале мелового периодов. На основе анализа ареалов моллюсков и новых данных по распространению глендонитов в юрских и нижнемеловых разрезах Арктики была детализирована история палеоклимата этого региона.

Авторы обладали опытом экспедиционных работ на Крайнем севере Евразии и островах Северного Ледовитого океана и располагали сведениями по указанной в названии статьи теме и до начала Международного полярного года (МПГ 2007–2008 гг.). Однако в связи с МПГ и в течение последних трех лет нам удалось провести наземные исследования, собрать материал на ряде ранее не изученных территорий и разрезах и провести их анализ, позволивший дать обобщенную картину, соответствующую современному уровню знаний не только о мезозое Северной Евразии, но и Арктики в целом.

В работе после краткой характеристики мезозоя Российской Арктики и сведений о районах работ последовательно рассмотрены стратиграфия (по ярусам), палеобиогеография, палеогеография и климат бореального мезозоя.

Мезозойские отложения покрывают большую часть Евразийской территории Арктики, включая острова и шельф Северного Ледовитого океана. Они представлены преимущественно морскими терригенными осадками, формировавшимися как на крупных стабильных сегментах коры (платформах и приплатформенных прогибах), так и в подвижных поясах. Толщина мезозойских отложений достигает 10 км. В мезозое Северной Евразии выделены все три системы и все ярусы Международной стратиграфической шкалы (МСШ). Бореальная мезозойская эратема разделена почти на 160 зон по аммонитам. Достигнута хорошая корреляция ярусов со стандартами МСШ.

Триасовые отложения очень широко распространены на Северо-Востоке Азии от Восточного Таймыра до восточных частей Чукотки. Они сложены почти исключительно терригенными породами – песчаниками, алевролитами, аргиллитами, с общим преобладанием алевролитов. Карбонатные (известняки преобладают только в нижнеоленекском подъярусе) и вулканогенно-осадочные (главным образом на востоке рассматриваемого региона, в пределах Пенжинской, Корякской и Алазейской зон) породы распространены ограниченно. Суммарная мощность отложений в разных структурно-фациальных зонах колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров (Дагис и др., 1979). В составе триаса выделены все отделы (три) и все ярусы (7) Международной стратиграфической шкалы (МСШ): индский, оленекский, анизийский, ладинский, карнийский, норийский и рэтский. Зональная шкала бореального триаса насчитывает 36 зон по аммоноидеям и 20 зон по двустворчатым моллюскам (Захаров и др., 1997; Ермакова, 2002). Бореальный аммонитовый стандарт достаточно надежно коррелируются с тетическим. Таким образом, стратиграфия триасовой системы разработана вполне удовлетворительно. В соответствии с существующим палеогеодинамическими представлениями на территории Арктики в течение триаса существовал бассейн океанического типа, простиравшийся в виде залива Северной Пацифики до современного Свальбарда. Свидетельства глубоководных образований этого бассейна сохранились в виде полосы офиолитов, прослеживаемой от восточных частей Чукотки до Новосибирских островов. Относительно глубоководные отложения (кремнистые сланцы и аргиллиты) известны вдоль восточной и северной окраин Чукотки. Бореальный облик сибирской фауны и резкое преобладание терригенных осадков указывают на относительно прохладный климат в течение, по крайней мере, среднего и позднего триаса. В раннем триасе, судя по присутствию теплолюбивых пресмыкающихся, моллюсков и растений, климат был наиболее теплым за всю историю мезозоя (Курушин, Захаров, 1995). На палеогеографических картах прошлого века моря триасового периода покрывали большую часть заполярных и приполярных территорий. Многие сиалические блоки показаны островами, которые служили источниками сноса. Экзотическими рассматривались лишь несколько микроплит небольшого размера в Корякии (Бычков, Чехов, 1979). Возможно, что некоторые континентальные блоки на территории современной Чукотки, Корякии и Колымского массива являются также инородными. Дальнейшие исследования помогут оценить достоверность этой гипотезы.

Морские юрские отложения распространены значительно шире триасовых. Помимо Северо-Востока Азии они покрывают несколько млн. км2 к западу от Верхоянья в Восточной и Западной Сибири за Уралом в Тимано-Уральской области, а также шельф и острова в акватории Северного Ледовитого океана. Они представлены почти исключительно терригенными отложениями: песчаниками, алевролитами, аргиллитами. Карбонатные породы встречаются лишь в виде конкреционных прослоев. Чистые известняки отсутствуют. Осадочно-вулканогенные породы известны только на крайнем северо-востоке (Палеогеография севера…, 1983; Захаров и др., 1984). Мощность юрских отложений зависит от условий их формирования и колеблется от первых километров на окраинах Восточно-Европейской, Западно-Сибирской и Восточно-Сибирской платформ до многих километров в подвижных зонах северо-востока Азии (Стратиграфия…, 1976). Юрская система на севере России разделена на три отдела и 11 ярусов, соответствующих всем ярусам МСШ: нижнеюрский отдел (геттангский, синемюрский, плинсбахский и тоарский ярусы), среднеюрский отдел (ааленский, байосский, батский и келловейский ярусы), верхнеюрский отдел (оксфордский, кимериджский и волжский ярусы). Бореальный зональный стандарт юры, в значительной степени основанный на разрезах России) насчитывает 70 зон по аммонитам, 36 зон и слоев по двустворчатым моллюскам, выделено более 40 зон и слоев с фораминиферами, около 20 – с остракодами и более 10 слоев и зон установлено по белемнитам (Захаров и др., 1997, 2005). Значительные стратиграфические интервалы бореального зонального аммонитового стандарта хорошо коррелируются с тетическим. Однако до сих пор существуют трудности в позонной корреляции нижнего плинсбаха нижней юры, большей части средней юры и волжского яруса верхней (Захаров и др., 1984). Особенно актуальна проблема терминального волжского яруса. Существует мнение о необходимости его расчленения и помещения верхневолжского подъяруса в меловую систему, закрепленное в постановлениях МСК России (Жамойда, Прозоровская, 1997). Результаты изучения стратиграфии пограничных отложений юры и мела на Русской плите и магнитостратиграфические данные заставляют усомниться в подобном мнении (Захаров, 2003; Митта, 2005; Хоша и др., 2007; Захаров, Рогов, 2008 б). Юрские отложения по арктической окраине Европейской части России и северу Западной и Восточной Сибири формировались на окраине арктического бассейна в относительно мелководных (от нескольких десятков до нескольких сотен метров глубиной) эпиконтинентальных морях (Палеогеография севера…, 1983). Источниками сноса были суши на юге, Уральский полуостров на востоке и западе, а также острова на севере. Характерной особенностью юрских толщ является широкое распространение черносланцевых пород в тоаре, кимеридже и волжском ярусе. Они считаются нефтематеринскими (Баженовский горизонт…, 1986; Стратиграфия нефтегазоносных…, 2000). На формирование осадков на северо-востоке существенное влияние оказывал залив океанического типа, заходивший в Арктику со стороны Северной Пацифики (Захаров и др., 2002). Точное географическое положение этого залива и его океанические параметры не обозначены до сих пор. Определены контуры границы моря и суши, ландшафты суши и морей, реконструированы абсолютные показатели палеобатиметрии внутренних бассейнов, восстановлены основные факторы среды осадконакопления и существования фауны: температура, соленость, гидродинамика, газовый режим. Климат в арктической ойкумене приближался к квазисубтропическому: засушливому на юге и умеренно-влажному на севере. Проблемным остается время и место существования меридиональных и субширотных проливов, соединявших бореальные и тетические моря, среднерусское и сибирское море. Одной из трудно решаемых остается проблема флуктуаций климата: амплитуда тепла и осадков на суше.

Меловые отложения на территории Северной Евразии распространены столь же широко, как и юрские, хотя по площади морских осадков на востоке территории они уступают юрским. Меловые, как и юрские, отложения представлены главным образом терригенными породами: песчаниками (песками), алевролитами (алевритами) и аргиллитами (глинами). Важную роль в верхнем мелу играют кремнистые отложения, такие как опоковидные глины (кампан) в Западной Сибири. Мощность отложений в наиболее полных разрезах на севере Западной Сибири достигает 3 км. В меловой системе Сибири выделяются три крупных стратиграфических этажа, имеющие глубокие отличия практически по всем седиментационно – генетическим и палеонтологическим характеристикам. Это морской нижний мел (берриас – готерив, в Восточной Сибири только нижний готерив), тесно связанный с предшествующим позднеюрским отделом; преимущественно озерно-континентальный угленосный и лагунно-морской «средний» мел (в Западной Сибири – баррем – средний сеноман) и преимущественно морской верхний мел (верхний сеноман – верхний маастрихт), который в континентальных и реже полуморских отложениях верхнемаастрихтского возраста близок к вышележащему палеогену (Захаров, Хлонова, 1984). В итоге два крупных этапа морского осадконакопления (неоком и верхний мел) оказались разобщенными длительным периодом преобладающего озерно-континентального и лагунно-морского угленосного осадконакопления. Поскольку основные месторождения каустобиолитов в Сибири связаны с отложениями морского генезиса, они оказались значительно лучше изученными по сравнении с континентальными. В стратиграфических схемах указаны все ярусы и МСШ, которые, однако, не всегда обоснованы биостратиграфически. Наиболее полно и детально разработана нижнемеловая (нижненеокомская) шкала. Рязанский (берриасский), валанжинский и готеривский ярусы разделены на подъярусы и аммонитовые зоны, которые позволяют провести удовлетворительную корреляцию с восточноевропейским и отчасти западносредиземноморским стандартом. Имеются параллельные зональные шкалы по основным группам макро– и микрофауны (белемнитам, двустворкам, фораминиферам), микрофлоре (динофлагеллатам), спорам и пыльце. Вышележащие ярусы: барремский, аптский, альбский и сеноманский датированы на основании сопоставления отдельных реперных уровней с морской фауной. Соотношение их стратиграфических объемов со стандартами МСШ остается неопределенным. Верхнемеловые северосибирские ярусы: туронский, коньякский, сантонский установлены путем корреляции зон по иноцерамам с западноевропейскими стандартами. Кампанский и маастрихтский ярусы определены по находкам ортоконических раковин аммонитов рода Baculites и путем корреляции с западноевропейскими и североамериканскими разрезами этих ярусов по фораминиферам и диноцистам (Захаров и др., 1986, 1989; Захаров, Бейзель, Похиалайнен, 1989). Морские осадки мелового возраста формировались в пределах относительно мелководных бассейнов, продолжавших существовать с юрского периода. Составлены повековые мелкомасштабные палеогеографические карты для всего севера России (Месежников и др., 1971). Следует иметь ввиду, что в породах мелового возраста сосредоточена большая часть нефти (неоком) и газа (сеноман). В Западной Сибири и на шельфе Карского и Баренцевоморского морей в основании разреза залегает нефтематеринская баженовская свита. В верхнем мелу выделяется черносланцевый кузнецовский горизонт (конечно-сеноманского – раннетуронского возраста), покрывающий большую часть Западной Сибири и выполняющий роль покрышки для углеводородов. По этой причине меловые отложения изучаются наиболее интенсивно, хотя не все стратиграфические интервалы удовлетворяют требованиям современной практики. Дальнейшие исследования в стратиграфии меловых отложений должны идти в направлении детализации существующих биостратиграфических шкал (инфразональный уровень) и их интеграции с данными лито-, цикло-, сейсмостратиграфиии, ГИС и других методов стратиграфии. Конечным итогом этих исследований должна явиться интегрированная стратиграфическая шкала и региональная корреляционная схема, отражающая подробную геологическую историю бассейна седиментации мелового периода.

Район работ охватывал полярные и приполярные территории Евразии от архипелага островов Шпицбергена до архипелага Новосибирских островов. Ключевыми участками, на которых в течение 4-х лет, в том числе в летние периоды МПГ, были проведены полевые работы, явились геологические разрезы верхнего триаса, верхней юры и нижнего мела на о. Западный Шпицберген (бухта Агард, г. Миклегард), триаса на о. Котельный, верхней юры и нижнего мела на о. Столбовой (архипелаг Новосибирские острова), басс. р. Хеты, пол-ве Нордвик и низовьев р. Лены (Чекуровская антиклиналь), средней юры на р. Адзьва (Печорское Заполярное Приуралье), Северо-Восточном Таймыре (мыс Цветкова) и Анабарской губе. Помимо материала из естественных выходов, для решения многих задач нами широко привлекались данные по кернам глубоких скважин, пройденных на Баренцевоморском шельфе (включая норвежские территории), на севере Западной Сибири в районе пол-ва Ямал, на шельфовом склоне Северной Аляски и мелких скважин, пробуренных во время геолого-съемочных работ на Новосибирских островах (Б. и М. Ляховских). Важность данных по скважинам может быть проиллюстрирована на примере альбского яруса: разрезы, макро– и микрофоссилии этого яруса были полностью описаны по шламу и керну скважин. Естественные выходы пород альбского яруса морского генезиса в пределах Западной Сибири пока не обнаружены.