ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2010, № 5, с. 20-44
УДК 551.21(217)
ЭВОЛЮЦИЯ ЭКСПЛОЗИВНОГО ВУЛКАНИЗМА ИСЛАНДСКОГО ПЛЮМА В КАЙНОЗОЕ
© 2010 г. Г. С. Харин, Д. В. Ерошенко
Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН 236000 Калининград, пр-т Мира, 1;
E-mail: kharin@atlas.baltnet.ru Поступила в редакцию 17.09.2008 г.
Обобщены оригинальные и опубликованные данные о распространении и составе пирокластики, связанной с эксплозивными выбросами вулканов Исландского плюма и отложенной в кайнозойском осадочном чехле Северной Атлантики и Норвежско-Гренландского бассейна. По данным первичных отчетов DSDP и ODP (70 скважин глубоководного бурения), 100 геологических колонок, взятых в рейсах НИС "Академик Курчатов", "Михаил Ломоносов", составлены стратиграфические и площадные схемы распространения пирокластики, подсчитано распределение объемов и количества прослоев пирокластики по стратиграфическим интервалам кайнозойского осадочного чехла. Выявлена цикличность их распределения с максимальной частотой в четвертичном времени. В позднем палеоцене и раннем эоцене преобладала базальтоидная пирокластика. Для олигоцена характерна субщелочная анкарамитовая пирокластика. Начиная с миоцена и по четвертичное время состав пирокластики приобрел черты бимодальности (базальт-риолит). Появилась высококалиевая риолитовая пирокластика. Причиной такой эволюции, видимо, стала кристаллизационная дифференциация базальтоидных магм в магматических камерах, которые возникли в доспрединговых грабенах, где накопилась мощная (>20 км) толща вулканитов наклонного рефлектора.
Геологическая история Северной части Атлантики и Норвежско-Гренландского бассейна (НГБ) в кайнозое существенно определялась Исландским плюмом. Да и само возникновение этих областей Мирового океана в значительной мере было связано с воздействием плюма на континентальную литосферу Лавразии, приведшее к расхождению лито-сферных плит-блоков и проникновению между ними спрединговых океанических структур различного масштаба. Рождение новых структур сопровождалось эруптивной магматической активностью Исландского плюма, излияниями лав и выбросами пирокластики из многочисленных вулканов расположенных на островах и мелководных участках, погруженных сейчас на дно Северной Атлантики, Норвежского и Гренландского морей.
Данная область Мирового океана давно известна как одна из самых больших магматических траппо-вых третичных провинций на Земле. Она получила собственные названия — Туле, Британо-Арктическая, Северо-Атлантическая. Истинные ее размеры и детали геологического строения стали известны после проведения многочисленных морских геолого-геофизических экспедиций и глубоководного бурения с б/с "Гломар Челленджер" и "Джойдес Резолюшн". С 1974 по 1995 г. здесь по проектам и ОЭР было пробурено около 70 скважин, а до этого проведено 7 крупных международных геолого-геофизических экспедиций на судах Советского Союза (НИС "Академик Курчатов",
"Академик Мстислав Келдыш", "Михаил Ломоносов") и многочисленные экспедиции на английских, американских, норвежских, датских и других судах. Выяснено, что продукты траппово-го магматизма Исландского плюма распространены от зоны трансформного разлома Чарли Гиббс до порога Нансена в Северном Ледовитом океане (рис. 1). В составе этих продуктов, наряду с лавовыми потоками, существенная роль принадлежит пирокластическим выбросам, слагающим различные по мощности и возрасту слои в осадочном чехле Северной Атлантики и НГБ. По сравнению с лавами, силлами и дайками слои пирокластики более доступны для изучения, т.к. они залегают в осадочной толще на меньших глубинах и встречены в большем числе скважин, а возрастной диапазон пирокластических слоев более широкий и более надежно обоснованный. Ареалы распространения пирокластики в Северной Атлантике и НГБ довольно хорошо привязываются к ряду конкретных, сейчас существующих или предполагаемых древних наземных вулканических центров, причем все они связываются с магматической (вулканической) деятельностью Исландского плюма.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Целью данной статьи является выявление характера эволюции эксплозивного магматизма Исланд-
Рис. 1. Основные элементы современной структуры Норвежско-Гренландского бассейна и Северной Атлантики. 1—3 — доспрединговые базальты трапповой формации, связанные с деятельностью Исландского плюма: 1 — наземные базальты, 2 — подводное продолжение наземных излияний базальтовых лав, силлы, дайки, 3 — базальты, слагающие толщу подводного наклонного рефлектора (SDRS), связанную с разломно-грабеновой доспрединговой тектоникой и с воздействием Исландского плюма; 4 — главные трансформные и глубинные разломы; 5 — скважины глубоководного бурения; 6 — положение Исландского плюма: а — на момент 55 млн лет назад, б — современная проекция плюма. ЯМ — о. Ян-Майен; ЯМЗ — Ян-Майенская зона разломов; ГРЗ — Гренландская зона разломов; ХЗР — Ховгардская зона разломов; ШЗР — Шпицбергенская зона разломов; ЛК — Лофотенская котловина; ИК — котловина Ирмингера; ЖР — желоб Роколл, ПВ — плато Воринг; ПР — плато Роколл; ГИП — Гренландско-Исландский порог; ФИП — Фареро-Ис-ландский порог; гВ — подводная гора Вестерис; гЮ — подводная гора Южная.
ского плюма на основе данных о составе, возрасте, размерах ареалов пирокластики, распространенных в осадках на дне Северной Атлантики, Норвежского и Гренландского морей. Материалы для работы были получены одним автором (Г.С. Хариным) в экспедициях НИС "Академик Курчатов", "Михаил Ломоносов", б/с "Гломар Челленджер" (38 рейс DSDP). Использованы также многочисленные публикации в томах первичных отчетов по глубоководному бурению и в отечественных и зарубежных изданиях. Учтены данные 70 скважин DSDP
ODP и 100 геологических колонок, прослои пиро-кластики в которых изучены под микроскопом и различными аналитическими методами.
Проведенные исследования базируются на обработке 458 проб из прослоев пирокластики разного возраста, взятых в различных районах Норвежско-Гренландского бассейна. Их химический анализ выполнялся разными методами в разных лабораториях, причем проводились контрольные анализы с применением стандартов. Прежде чем публиковать результаты анализов в первичных отчетах по проек-
там глубоководного бурения (В8ЭР и ОЭР), анализы, выполненные параллельно в разных лабораториях, сравнивались и отбраковывались. Определение химического состава пирокластики проводилось с помощью микропрепаратов "СатеЬах" и "Сатеса" [16—18, 24, 25, 41, 42] с применением натуральных стандартов вулканического стекла и минералов корректирующей программы "Коррекс". Редкие и редкоземельные элементы определялись методами атомной абсорбции и нейтронной активации [18, 24, 25, 31]. В более ранних работах [9, 23] при определении главных компонентов использовался классический метод "мокрой химии", а при определении микроэлементов — атомная абсорбция. Изучение минерального состава пирокластических прослоев проводилось на борту научно-исследовательских судов непосредственно после подъема керна и колонок, которые разрезались вдоль оси на две половины, одна из которых использовалась для отбора проб и образцов, другая хранилась как "архивная". Пробы пирокластики изучались под микроскопом без разделения на фракции и с применением иммерсионных жидкостей при определении констант минералов и вулканических стекол. Пробы на химический анализ отбирались с учетом данных микроскопического анализа.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В РАЙОНАХ ПРОЯВЛЕНИЯ ПЛЮМОВОГО МАГМАТИЗМА
Исландский плюм является одним из крупнейших и долгоживущих плюмов на нашей планете. Современная проекция центральной части плюма расположена под Восточной Исландией, где сейчас известны крупные вулканы центрального типа (Гекла, Катла и другие). Здесь под островом по данным сейсмографии прослеживается до земного ядра низкоскоростная зона диаметров около 500 км [20]. Эта зона имеет отклонения и ответвления, с которыми, возможно, связаны современные и потухшие вулканы за пределами Исландии. Сама Исландия, как наземная вулканическая структура, существует со среднего миоцена. Об этом свидетельствуют данные о возрасте древнейших островных субаэральных лав и накоплений вулканических пеплов в осадочном чехле Северной Атлантики и НГБ [5, 7, 9].
Сейчас Исландия и Исландский плюм находятся в месте сочленения главных морфоструктур региона. С юга и севера к ним причленяются современные срединно-океанические спрединговые хребты Рейкьянес и Кольбейнсей, между которыми по острову проходит Срединный рифт Исландии, смещенный поперечными разломами на восток. С запада к острову подходит Гренландско-Исланд-ский порог (хребет), а с востока — Фареро-Исланд-ский, сложенные палеогеновыми траппами большой (до 35 км) мощности. На траппах развита на-
земная кора выветривания латеритного типа палеогенового возраста [6, 23]. В регионе имеется ряд других морфоструктур с повышенной мощностью земной коры (хребет Ян-Майен, возвышенности Роколл, Хаттон, плато Воринг и др.), на которых отсутствует полосчатое аномальное магнитное поле. По возрасту, они считаются до-спрединговыми образованиями, а по характерному строению толщи верхних сейсмоотражаю-щих горизонтов (вулканитов, траппов) сопоставляются с аналогичными образованиями шельфа и окраин Гренландии и Скандинавии. Эта толща, названная аббревиатурой SDRS (Seaward-Dipping Reflector Sequences — последовательность рефлекторов, наклоненных в сторону моря), залегает в верхней части трапповой формации и сформировалась, в основном, в раннем палеогене на бортах и дне прогибающихся грабенов при заполнении их потоками лав, туфами, туффитами и вулканогенными осадками в наземных условиях [26, 27].
Трапповая формация и толща SDRS генетически связаны с Исландским плюмом, фиксируя время прохождения над ним еще единого континента Лавразии. Это происходило в рассматриваемом регионе 56—53 млн лет назад, т.е. за 2—3 млн лет до раскрытия Северной Атлантики, Гренландского и Норвежского морей [9]. После их раскрытия ранне-кайнозойские следы Исландского плюма (траппы и SDRS) оказались на противоположных сторонах океана. Относительно положен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.