Получено новое представление о пространственной изменчивости толщины литосферы Северной Евразии
24 декабря 2025 г.
Ученые создали трехмерную модель структуры литосферы с учетом изменений ее состава в пределах литосферных килей. Это позволило составить получить новое представление о пространственной изменчивости толщины литосферы Северо-Восточной Азии. Результаты опубликованы в Russian Journal of Earth Sciences.
Работу провели М. К. Кабан1, 2, А. Г. Петрунин1, 2, Р. В. Сидоров1 и О. О. Шевалдышева1 (1Геофизический центр РАН, 2Потсдамский центр имени Гельмгольца).
Литосфера – жесткая внешняя оболочка Земли, охватывающая кору и верхнюю часть мантии. Ее толщина варьируется от нескольких десятков км под молодыми океаническими плитами до более чем 200 км под древними континентальными кратонами. Понимание пространственной изменчивости литосферы и факторов, определяющих ее толщину, имеет важное значение для наук о Земле, поскольку эти факторы влияют на широкий спектр геологических и геофизических процессов. Определение толщины литосферы является необходимым вкладом как в фундаментальные, так и прикладные исследования: сейсмологические исследования, геологоразведку, изучение климатических и других процессов.
Сибирский кратон – один из старейших и наиболее стабильных континентальных блоков. Оценки толщины его литосферы, полученные с помощью различных методов, до сих пор оставались противоречивыми. Разрешение этих противоречий необходимо для понимания тектонической эволюции, стабильности кратонов и динамики мантии Сибири и Северо-Восточной Азии. Только комплексный анализ различных методов может обеспечить надежность модели толщины литосферы.
В настоящей работе исследователи определили толщину литосферы на северо-востоке Евразии, используя новую термокомпозиционную модель верхней мантии Северной Евразии. Модель была разработана с использованием подхода, который сочетает комплексную интерпретацию данных сейсмической томографии и гравитационных данных. Разрешение модели позволили улучшили данные, полученные благодаря миссии спутника GOCE Европейского космического агентства. Оценки температуры были уточнены при помощи результатов моделирования термодинамики и тепловых потоков древнейшей части Сибирского кратона.
Применение комплексной методологии позволило создать трехмерную модель структуры литосферы с учетом изменений ее состава в пределах литосферных килей. В свою очередь, она позволила составить новое достоверное представление о пространственной изменчивости толщины литосферы по всему региону. Результаты продемонстрировали тесную связь между толщиной литосферы и тектонической эволюцией.
Архейские и протерозойские террейны, такие как Сибирский кратон и Восточно-Фенноскандинавский щит, сохранили мощные кили (>200 км). Это свидетельствует о ранней стабилизации в результате истощения мантийного расплава и взаимодействия с мантийными плюмами и эпизодами рифтогенеза Сибирского кратона. Тимано-Печорский блок также сохранил аномально толстую литосферу. Это соответствует палеозойскому орогенезу и стабилизации.
Северо-восточная часть Баренцева моря демонстрирует переходную литосферу (от 160 до 180 км). Вероятно, она представляет собой протерозойско-палеозойский фрагмент мозаики арктического фундамента.
Напротив, Уральский ороген образует четкую литосферную границу между Восточно-Европейским кратоном и термически измененной Западно-Сибирской плитой. На нее оказали сильное влияние мезозойский рифтогенез и плюмовая активность. К востоку от Верхоянского хребта толщина литосферы уменьшается до менее чем 100 км в фанерозойских террейнах, таких как Чукотка, Анадыро-Корякский складчатый пояс и Камчатка. Там субдукция, аккреция террейнов и островодужный магматизм обусловливают горячую динамичную литосферу.
В целом структура литосферы Северной Евразии отражает взаимодействие четырех фундаментальных процессов: стабилизации древних кратонов, палеозойского орогенеза, мезозойской плюм-рифтовой модификации и продолжающейся тихоокеанской субдукции. Эти процессы в совокупности формируют контрастную геодинамическую структуру Евразии.