Преддуговые и междуговые бассейны

С позиций литогеодинамики как преддуговой, так и междуговой бассейны трактуются как составные элементы единой субдукционной системы, поэтому построение седиментологически обоснованных индикационных рядов осадочных формаций определяется их «структурной самостоятельностью» в этом процессе. Вся имеющаяся на сегодняшний день информация, касающаяся интерпретации механизма субдукции, позволяет считать оба рассматриваемых нами класса бассейнов седиментологичсски равнозначными, что означает принципиальное сходство индикационных рядов осадочных формаций для преддуговых и междуговых бассейнов. При региональных геодинамических реконструкциях эти типы бассейнов иногда все же различают, но это удастся сделать только при тщательной расшифровке структур с привлечением геофизической и петрологической информации.
Необходимо сделать еще одно замечание общего характера. Оно касается интерпретации природы так называемой авулканической дуги. Мы уже знаем, что субдукция океанической литосферы реализуется импульсивно, т. с. каждый импульс поддвига сопровождается «перескоком» оси желоба в направлении океана. Следствием этого оказывается и неизбежное смешение в том же направлении аккреционной призмы осадков, которая чаще всего и трактуется как своеобразная авулканическая дуга. Поэтому ее рельефность в структуре активной окраины зависит как от мощности хаотически нагроможденных осадочных комплексов, составляющих тело аккреционной призмы, так и от темпов пелагического седиментогенеза и интенсивности вулканизма, продукты которых часто с угловым несогласием ложатся на отложения аккреционной призмы. Тогда задача по выделению междугового бассейна становится практически неразрешимой.
Итак, хотя к преддуговым осадочным бассейнам мы отнесли пространство между вулканической дугой и глубоководным желобом, тем не менее осадки устойчиво накапливаются только в изолированных друг от друга сравнительно нешироких депрессиях, ориентированных приблизительно параллельно фронту вулканической дуги. Ширина таких бассейнов обычно не превышает 50—100 км, зато примерная длина достигает 1000 км и более. Мощность осадочных толщ в преддуговых бассейнах чаще всего не превышает 4—6, но иногда может составлять 10—12 км. А.X.Г. Митчелл и X.Г. Рединг указывают, что наиболее известный пример такого бассейна — это район «промежуточной впадины» в Зондской островной дуге. Он расположен между магматической дугой Бирма — Суматра — Ява и внешней дугой Индобирманские хребты — острова Андаманские, Никобарские — Ментавай. В разных частях этого протяженного бассейна мощности осадочного выполнения колеблются от 4 (к западу от Суматры, возраст отложений постолигоценовый) до 12 км (под дельтой р. Иравади, осадки от позднего мела до плиоцена). В качестве преддугового трактуется бассейн Рюкю, являющийся продолжением цепи преддуговых бассейнов Юго-Западной Японии. Располагается он между дугой Рюкю и желобом Рюкю на глубине до 2000 м и протягивается с северо-востока на юго-запад на 1200 км. Это — узкая депрессия шириной 50—100 и протяженностью до 500 км, разделенная поперечными поднятиями фундамента.
На активных окраинах андийского типа преддуговые бассейны выделяются на шельфе вдоль побережья Эквадора, Перу и Чили. Они сложены осадками третичного возраста, мощность которых достигает 10 км. Это — бассейны Арака и Икике к востоку от Перуанско-Чилийского желоба. Диапазон изменения фаций значителен: от глубоководных морских до континентальных. Характерной особенностью этих бассейнов является то, что они заложены на континентальной коре, в них не отмечаются признаки расширения, а их углубление связано не столько с собственным прогибанием по мере накопления осадочных толщ, сколько с вертикальным изостатическим подъемом окраины континента.

У. Диккинсон и Д. Сили, проанализовав все известные примеры преддуговых бассейнов, разделили их на четыре группы (рис. 1.20): 1) шельфовые (на шельфе Центральноамериканского желоба, в районе Гватемалы и Никарагуа, а также на шельфе Перуанско-Чилийского желоба в районе Перу); 2) склоновые, подразделяемые на простые [желоба Новобританский, Новогебридский (южный) и Соломоновых островов] и запрокинутые (back-lilted) (желоба Тонга, Рюкю, Марианский, Новогебридский); 3) террасированные, которые делятся на три группы: а) запруженные, заполненные осадками (Западно-Алеутский желоб — Алеутская терраса, желоб Кермадек — равнина Раукумара); б) запруженные, незаполненные осадками (желоба Западный Лузонский — Манильский) и в) чешуйчатые (Орегон-Вашингтонский — о. Ванкувер); 4) межгребневые, подразделяемые также на три разновидности: а) ограниченные узким хребтом (авулканической дугой) (Суматра — Ментавай, Малые Антилы — Барбадос, Андаманские — Никобарские острова); б) ограниченные широким хребтом (авулканической дугой) (восточная часть Алеутского желоба — зал. Кука); в) наземные (Мексика, Перу и Чили).
Ясно, что наличие в субдукционной зоне одного из конкретных видов преддуговых бассейнов зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются следующие: а) начальная геоисторическая ситуация, т. е. структурно-геодинамические особенности зоны поддвига; б) мощность осадочного покрова на субдукцирующейся плите. Если мощность осадков превышает 400 м, то, как следует из модели О.Г. Сорохтина и Л.И. Лобковского, они будут сдираться выступом континентальной плиты и откладываться в основании континентального склона глубоководного желоба, наращивая аккреционную призму осадков; в) скорость поставки осадков в желоб, которая складывается из скорости инъективного (суспензионно-потокового) и пелагического седиментогенеза. Этот фактор подробно проанализирован нами в предыдущем разделе; г) скорость поступления осадков в пространство между вулканической дугой и желобом. Она складывается из скоростей вулканогенно-осадочного, суспензионно-потокового и пелагического седиментогенеза; д) скорость и направление субдукции; е) время существования субдукционной зоны.
Выделение междуговых бассейнов, как мы уже отметили, наиболее проблематично. С определенными оговорками к междуговым можно отнести бассейны, расположенные между вулканической дугой и узким (или широким) гребнем отмершей (авулканической) дуги. Это так называемые межгребневые бассейны по классификации У. Диккинсона и Д. Сили (рис. 1.20). К междуговому бассейну Г.Л. Кириллова отнесла трог Окинава, проанализировав своеобразный латеральный ряд осадочных бассейнов Восточно-Китайского моря: от окраинно-континентального шельфового бассейна через интрадуговой (междуговой) трог Окинава к цепи преддуговых бассейнов Рюкю. Хотя сама же признала, что такая интерпретация трога Окинава следует только из предположения о двух фазах рифтинга Южно-Японской вулканической дуги. Большая же часть исследователей относит трог Окинава к бассейнам задугового типа. Такого же мнения придерживается И.В. Хворова, считающая, что меж-дуговые бассейны с равным успехом можно связывать и с островодужными поднятиями, и с окраинными морями. Между тем трог Окинава — бассейн достаточно крупный: его протяженность 1300 при ширине 200—250 км. Мощность осадочного покрова резко падает в южном направлении (глубина на севере 600—800, тогда как на юге она колеблется от 1000 до 2300 м). С запада трог Окинава граничит с Синьцзи-Тайваньским складчатым поясом по системе разломов Тунгхай, а на востоке системой разломов Рюкю отделяется от дуги Рюкю. Максимальные мощности осадков (до 8—12 км) фиксируются в северной части бассейна. Причем характерно, что все домиоценовые отложения сильно дислоцированы. Это вероятнее всего свидетельствует о том, что домиоценовые комплексы являются погребенной аккреционной призмой, сформированной в ранние фазы субдукционного процесса.
И все же, если признать правомочность выделения междуговых бассейнов даже с учетом сделанных нами оговорок, то их генезис, скорее всего, тесным образом связан как с импульсивным характером субдукции, выражающемся в перескоке фронтальной вулканической дуги вслед за миграцией оси глубоководного желоба в направлении океана и с образованием отмершей (авулканической) дуги в тыловой части субдукционной зоны, так и с процессами новообразования спрединговой оси в центральной части задугового бассейна. Отсутствие в пределах междуговых бассейнов четких систем линейных магнитных аномалий, а также особенности стратиграфии осадочного чехла в пределах междуговых бассейнов (отсутствие линейного тренда омолаживания осадочных комплексов в направлении возможных центров спрединга) позволяют все же считать, что ведущим механизмом формирования данного типа бассейнов является отделение блоков океанической коры в результате заложения новых островных дуг. Иными словами, решающими в данном случае оказываются сами процессы поддвига океанической литосферы со всеми вытекающими отсюда особенностями.
Современные системы «междуговой бассейн — островная дуга» можно подразделить на три типа: а) не требующие для своего образования импульсов задугового спрединга, с субпараллельными зонами субдукции (системы Огасавара — Иодзима — Нисиситито и Кермадек — Гавр — Колвилл); б) требующие умеренного спрединга в пределах 50—150 км, с различно ориентированными зонами субдукции (системы Марианская, Тонга — Лау); в) междуговые бассейны, претерпевшие в процессе раз-иития некоторое сжатие (Новогебридская система, бассейн Вануату).
Построение индикационных рядов осадочных формаций для преддугоных и междуговых бассейнов вызывает определенные затруднения. Дело и том, что основным источником сноса для них служит вулканическая дугa, которая помимо терригенной кластики поставляет в бассейны вулканогенный материал. Надо учесть еще тот факт, что транспортная подсистема данной системы седиментации регулирует доставку осадочного материала через систему подводных каньонов и каналов, по которым в нреддуговой и междуговой бассейны эпизодически стекают плотностные потоки, откладывающие громадные порции терригенной и вулканогенной кластики. В тех районах, где значительный вклад в общий баланс осадочного вещества имеют процессы пелагической седиментации, их отложения (глинистые и карбонатно-глинистые породы) расслаиваются инъекциями мутьевых потоков (турбидитами). Поэтому самой общей характерной чертой осадочных формаций преддуговых и междуговых бассейнов является их ритмичное строение (турбидиты), с характерными для них пачками вулканогенно-осадочных пород. Помимо этого, нижние части разрезов, представленные более древними отложениями, как правило, сильно дислоцированы, ибо они интерпретируются как реликты аккреционного комплекса.
Эти достаточно общие соображения подтверждают и данные глубоководного бурения, пока, к сожалению, немногочисленные. Так, И.В. Хворова по материалам глубоководных скважин, пробуренных в преддуговом бассейне Марианской дуги, выделила специфический фронтально-котловинный комплекс осадков, лежащих с угловым несогласием на сильнодеформированных породах аккреционного комплекса. Нреддуговой бассейн, где проводились исследования глубоководными скважинами, имеет ширину до 200 км, его средняя глубина до 4 км. Мощность пологозалегающих осадков фронтально-котловинного комплекса до 1,5—6 км. Это — главным образом турбидиты, расслаивающие маломощные отложения пелагических глин. Однако в более удаленных от вулканической дуги районах, а также на ровной поверхности континентального склона, вне подводных каньонов, наиболее характерным типом отложений являются пелагические и гемипелагические илы.
He вполне ясный тектоно-геофизичсский механизм образования преддуговых бассейнов не даст возможности теоретически обосновать индикационные ряды осадочных формаций. Однако имеющийся материал по современным бассейнам позволяет все же выявить ряд эмпирических закономерностей в их осадочном выполнении, что может служить первым приближением при диагностике преддуговых палеобассейнов. Этими закономерностями являются следующие.
1. Двухъярусное строение осадочной толщи. Причем нижний ярус — это сильно дислоцированные пачки пород аккреционной призмы, на которые с угловым несогласием ложатся осадки верхнего яруса: пелагические отложения (аргиллиты и алевролиты, нередко окремненные), турбидиты (глинистые и песчанистые), часто с прослоями вулканического пепла, а также пачки вулканокластических пород.
2. Точного порядка следования формаций не отмечается. Самыми надежными диагностическими критериями формаций преддуговых бассейнов являются: а) мощность отложений (от 4—6 до 12 км); б) решающая роль турбидитовых комплексов (нередко окремненных) с частыми оползневыми горизонтами. Причем турбидиты преимущественно терригенные, хотя в верхней части разреза могут наблюдаться и карбонатные; в) обилие вулканокластического материала, тяготеющего к определенным стратиграфическим уровням.
Te же, в первом приближении, закономерности отмечаются и для междуговых бассейнов.