北冰洋的欧亚海盆和加克洋中脊——最新地震证据揭示地壳非对称性、超慢速扩张和大陆裂谷作用

2011—2014年俄罗斯联邦在北极高纬度地区采集了大量新的二维地震数据,结合地质和地球物理资料,很好地反映了包括欧亚海盆(中部和东部)、加克洋中脊及向拉普捷夫海过渡区域的基底结构和上覆沉积物的层序结构特征。通过地震剖面发现,南森海盆在C20(43.43 Ma)时期、阿蒙森海盆在C21(45.7Ma)时期以及两个盆地在C13(33 Ma)时期的基底地形均发生了显著变化。首次揭示了欧亚海盆中部、东部共轭海盆及其边缘的基底结构特征,表明洋壳增生的非对称性,自大陆裂解以来阿蒙森海盆洋壳厚度相对南森海盆少增生了约10%。阿蒙森海盆东部,C13(33 Ma)以来洋中脊开始隆升。我们识别出欧亚海盆四期不同的沉积层序,分别是:始新世早期和中期(约56—45.7 Ma),中始新世至早渐新世(45.7—33.2 Ma),早渐新世至早中新世(33.2—19.7 Ma)和早中新世至今(19.7 Ma以来)。它们与根据磁数据确定的海洋岩石圈年龄有关。地震资料首次揭示加克洋中脊东端最深处(5215 m)早期轴向隆起和侧翼上形成的火山构造。加克洋中脊两侧具有非对称性,其地壳薄,地形结构规则间隔、表面崎岖,类似于超慢速扩张洋中脊,暗示其构造演化阶段的周期性。罗蒙诺索夫海岭和拉普捷夫海之间的哈坦加-罗蒙诺索夫转换断层在少数几条地震剖面上显示,运动学分析表明大陆裂解后,它可能最多只活动了10myr。

欧亚海盆大西洋水输运过程及热释放研究进展

温暖的大西洋水进入北冰洋后,通过热量释放影响海洋和大气环境。在欧亚海盆,大西洋水深度浅,其热量释放是海冰融化的重要热源,也是海冰减退和北极放大的关键因素。大西洋水输送的环流结构没有变化,而是通过流速的变化改变热量输送的效率。大西洋水在流动过程中通过湍流运动、冬季对流和双扩散三大物理机制向上释放热量而降温。近年来,大西洋水热量增加并将暖信号向北冰洋内部输送,进而影响下游加拿大海盆的海洋过程。增暖的热源来自弗拉姆海峡的异常暖事件,体现为北欧海挪威大西洋流水温长期变化因素与低频振荡因素的共同作用。

俄罗斯北极东部拉普捷夫海大陆架的构造及地质

拉普捷夫海对于研究大陆初始张裂的过程具有重要意义。它位于加克尔扩张脊南端，这样的构造位置特征是大陆边缘／扩张脊汇聚的结果导致的。现今对拉普捷夫海陆架地质的理解是基于俄罗斯多道地震反射数据和陆地地质学的推断。地质与板块运动学数据常用来约束对地震反射数据的解释。拉普捷夫海裂谷体系由几个深下切裂谷和基底的高位区块组成。自西向东分别是：西拉普捷夫海和南拉普捷夫海裂谷盆地、Ust’Lena裂谷、东拉普捷夫海和斯托尔博沃伊地垒、Bel’kov-Svyatoi Nos和Anisin裂谷。陆架的中部和东部其重力场具有很大的差异，从裂谷上的60mGal到地垒上的50mGal。拉普捷夫海裂谷包含五个地震层序单元，它们以清晰的区域反射面为界，在它们下面为非均质的褶皱基底。这些层序单元的年龄为晚自垩世至全新世，反映了扩张脊／大陆边缘相互作用的不同阶段。与裂谷相关的沉积物总厚度估计在4km和8—10km之间，而在隆起之上的沉积盖层的厚度明显要薄些，一般不超过1～2km。从南拉普捷夫海盆约10km处到Bel’kov-Svyatoi Nos裂谷的4～5km处，沉积区总厚度呈向东减小的趋势，整个裂谷构造的单一性可能表明同一个方向上裂谷的再次发育。整个裂谷系统被最上部的地震单元覆盖，这可能反映出自约2Ma年来北美／欧亚板块最后一次重组期间裂谷作用开始减速。