ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 425, № 2, с. 213-217
=ГЕОЛОГИЯ =
УДК 55.551.462.32(268.45)
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ И 40Лг/39Лг-ВОЗРАСТ БАЗАЛЬТОИДНОГО МАГМАТИЗМА ОСТРОВОВ ЗЕМЛЯ АЛЕКСАНДРЫ, НОРТБРУК, ГУКЕРА И ХЕЙСА (АРХИПЕЛАГ ЗЕМЛЯ ФРАНЦА-ИОСИФА)
© 2009 г. Ю. В. Карякин, Э. В. Шипилов
Представлено академиком Ю.Г. Леоновым 02.04.2008 г. Поступило 22.04.2008 г.
Архипелаг Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) расположен на севере Баренцевоморской континентальной окраины и занимает площадь около 25 тыс. км2. В плане эта область представляет собой окраинно-шельфовое мозаично-блоковое поднятие и имеет близкую к эллипсоидной форму. Длинная ось северо-западного простирания протягивается на расстояние 370-380 км, а короткая около 200 км. Архипелаг с запада и востока ограничен соответственно желобами Франц-Виктория и Святой Анны, а на севере - впадиной Нансена Евразийского океанического бассейна (рис. 1). Поднятие представляет собой тектоническое сооружение, входящее в состав Свальбардской плиты с гренвильским возрастом фундамента.
По фундаменту западная часть поднятия ЗФИ -это приподнятый относительно других докем-брийский блок, на котором залегают сокращенные по мощности вендские, каменноугольные и мезозойские отложения. Восточная часть глубоко погружена и перекрыта палеозойско-триасовым чехлом мощностью не менее 5 км. Геофизические материалы свидетельствуют о ступенчато-блоковой структуре фундамента с выраженной тенденцией погружения блоков в северо-восточном направлении.
Стратиграфическая схема мезозоя архипелага основана на трех параметрических скважинах, пробуренных в 1970-1980-х годах на островах Земля Александры, Хейса и Греэм-Белл. Последними двумя скважинами до глубин 3300-3500 м вскрыты терригенные отложения (пачки гравелитов, песчаников, алевролитов и глинистых сланцев) среднего и верхнего триаса, пронизан-
ные на разных уровнях пластовыми телами бази-тов. Верхнюю часть разрезов занимают также терригенные, относительно маломощные комплексы верхнего триаса, нижней и средней юры. Их мощность к востоку (от о. Хейса к о. Греэм-Белл) возрастает более чем в два раза.
В разрезе скв. Нагурская (о. Земля Александры) юрские осадочные породы отсутствуют. На существенно редуцированных по мощности отложениях среднего и верхнего триаса здесь со стратиграфическим несогласием залегают меловые осадочные и вулканогенные породы (неоком?). Триасовые породы подстилаются (тоже со стратиграфическим несогласием) каменноугольными (нижний и верхний отделы) известняками, по-видимому, аналогичными визейским известнякам о. Виктория. На разных стратиграфических уровнях, включая метаморфические породы фундамента, в колонке скважины идентифицированы многочисленные диабазовые силлы, количество которых возрастает в верхней части сводного разреза.
Юрские отложения архипелага, как и триасовые, не отличаются большим литологическим разнообразием. В ранней юре происходило накопление континентальных песчаников и глин, в средней и верхней - морских мергелистых глин, алевролитов и песчаников. Неоком представлен алевролитами, песчаниками и конгломератами континентального генезиса.
Обращают на себя внимание резкие вариации мощностей (нередко на порядок) и фаций мезозойских осадочных отложений, частые перерывы в осадконакоплении, выпадение из разрезов целых стратиграфических подразделений или их частей, при том, что породы слабо или совсем не дислоцированы и повсеместно залегают практически горизонтально. Это говорит о том, что в позднем триасе геотектонический режим северной части Баренцевоморской континентальной окраины существенно изменился, что выразилось в формировании в юрско-раннемеловое время
Геологический институт Российской Академии наук, Москва Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук
КАРЯКИН, ШИПИЛОВ 15° 30° 45° 60° 75° 90°
105°Е
70°М
400
800
км
Рис. 1. Батиметрическая схема Баренцево-Карской континентальной окраины, иллюстрирующая положение архипелага Земля Франца-Иосифа, и ареал (черная толстая линия) юрско-мелового базальтоидного магматизма по комплексу геолого-геофизических данных. 1 - изобаты через 100 м (до 500 м); 2 - изобаты через 1000 м (на континентальном склоне и далее). Цифры в квадратах 1 - архипелаг Земля Франца-Иосифа, 2 - желоб Франц-Виктория, 3 - желоб Святой Анны, 4 - архипелаг Новая Земля, 5 - архипелаг Шпицберген, 6 - котловина Нансена Евразийского бассейна. Че-тырехлучевыми звездочками обозначены объекты исследования.
расчлененного грабено-горстового рельефа и активной магматической деятельности, проявившихся на относительно небольшой площади, географически занимаемой в настоящее время архипелагом ЗФИ и близлежащим шельфом. Остальная часть окраины, расположенная к югу и юго-западу от архипелага, продолжала развиваться в обычном режиме пассивной континентальной окраины с накоплением представительных осадочных разрезов мезозоя, вскрытых скважинами (Ферсманская, Штокманская, Лудловская, Адмиралтейская и др.).
Несмотря на достаточно длительный период исследования геологического строения архипелага ЗФИ, возраст и вещественный состав его магматических образований остаются предметом дискуссий, а геодинамические обстановки проявления магматизма трактуются по-разному [1-3, 5, 6, 8 и др.].
В представленной работе приводятся результаты исследования разнофациальных вулканитов четырех островов архипелага (Земля Александры, Нортбрук, Гукера и Хейса), полученные ав-
торами в процессе полевых работ 2006 г., и их лабораторного изучения.
Наиболее полный видимый разрез вулканитов эффузивной фации (в условиях слабо расчлененного столового рельефа) изучен нами в северо-западной части бухты Северная залива Дежнева на о. Земля Александры. Здесь выше уровня моря обнажаются три субгоризонтально залегающих покрова базальтов. Нижний из них сложен черными плагиоклазовыми миндалекаменными базальтами со столбчатой отдельностью. Видимая мощность этого покрова оценивается в 7-15 м. Выше следует серия покровов базальтов и доле-ритов с выраженной глыбовой отдельностью и общей мощностью 17-20 м. Завершают разрез мелкозернистые долериты с гигантостолбчатой отдельностью мощностью 15-20 м. На островах Нортбрук (мыс Флора) и Гукера (бухта Тихая) образования этой фации представлены покровами черных скрытокристаллических базальтов и до-леритов. Жерловая фация представлена диабазовой дайкой "Гряда Аметистовая" о. Хейса.
Имеющийся в нашем распоряжении оригинальный фактический материал - это 59 химических анализов и выборочные (по трем островам) определения абсолютного возраста базитов 40Аг/39Ат-ме-тодом по плагиоклазу [4], выполненные в ИГМ СО РАН. Результаты датирования показали большой разброс значений. Для дайки "Гряда Аметистовая" о. Хейса получен неокомовый возраст 125.2 ± 5.5 млн. лет (GPS: N 80°36.644', E 57°54.591'), который не противоречит опубликованным [5] значениям 124 ± 1 млн. лет для дайки "Сквозная" (40Аг/39Аг-метод, вал) и 137 ± 16 млн. лет для силла (Sm/Nd-метод, изохронный) того же острова. Однако для вулканитов островов Земля Александры (средний из видимых покровов) и Гукера получен юрский возраст. Это соответственно 156.5 ± 7.5 (GPS: N 80°46.503', E 47°42.197') и 189.1 ± 11.4 млн. лет (GPS: N 80°20.402', E 52°46.429'). Следует подчеркнуть, что описанный выше разрез позднеюрских вулканитов бухты Северная о. Земля Александры находится всего в 7.5-8 км к югу от скв. Нагурская, которой не вскрыты ни осадочные, ни вулканогенные породы юрского возраста.
Такие вариации возраста вулканических пород по площади (не только наши, но и опубликованные в [1, 5] данные) являются еще одной особенностью геологического строения архипелага, хотя существует точка зрения об очень коротком, 116 ± 5 млн. лет (K/Ar-метод, вал), интервале формирования всех вулканитов ЗФИ [2, 6].
По своим геохимическим характеристикам базальты всех четырех островов классифицируются как континентальные толеиты. Отношение Y/Nb варьирует в них в узких пределах 2.92-4.72, а отношение Nb/Y 0.21-0.34. Это также следует
TiO2, мас. % 3-
+
• 1
+ 2 ♦ 3
1 2 3 4 5 6
У/ЫЬ
Рис. 2. Диаграмма ТЮ2-У/№ [10] базальтов изученных разрезов. 1 - базальты первой, 2 - базальты второй, 3 - базальты третьей групп.
из диаграммы ТЮ2-У/№, где фигуративные точки составов в целом образуют облако с негативным трендом (рис. 2), характерным для континентальных толеитовых базальтов [10].
Вместе с тем базальты отчетливо разделяются на три группы с различными геохимическими характеристиками, как по главным, так и Ь1Ь- и НЕБ-элементам. При этом вулканиты третьей группы особенно резко выделяются как по абсолютным концентрациям, так и интервалам содержаний большинства элементов (табл. 1).
В пространственно-временном отношении выделившиеся группы вулканитов распределены следующим образом. Вулканиты третьей группы представлены исключительно диабазами ранне-меловой дайки о. Хейса. Породы подобного состава не встречены среди юрских базальтов островов Земля Александры, Нортбрук и Гукера, где распространены вулканиты первых двух групп.
Различие в геохимической специализации юрских и меловых вулканитов архипелага отчетливо видны на диаграмме К20/(К20 + №20)-ТЮ2/Р205 (рис. 3) [9, 11], из которой следует, что они были сформированы на разных стадиях развития плюмового магматизма. Если юрские вулканиты образовались на рифтогенной стадии в обстановке коровой фрагментации, то раннеме-ловые относятся к формации платобазальтов. Следует отметить, что опубликованные в [2] анализы раннемеловых силлов скв. Нагурская (о. Земля Александры) располагаются в поле I
2
1
216
КАРЯКИН, ШИПИЛОВ
Таблица 1
Элемент I группа (17 ан.) II группа (34 ан.) III группа (8 ан.)
ТЮ2 1. 5 1 -1.63 1. 55 1. 7 9 -2.25 2.05 2. 5 5 -2.67 2.63
К20 0. 1 7 -0.27 0.2 1 0. 0 6 -0.55 0.22 0. 8 8 -1.11 1. 04
Р205 0. 1 1 -0.16 0. 1 3 0. 1 4 -0.32 0. 2 4 0. 3 2 -0.40 0. 3 8
Сг 141-156 1 47 .59 83-189 114 66-90 76. 2 5
N1 62-99 86.4 1 64-100 80. 5 57-77 67
У 26-29 26. 5 9 28-37 32. 0 3 38-43 39. 8 8
7г 98-108 101. 53 107-156 1 32 .82 221-251 230.63
№ 5. 5 -7.5 6. 6 1 6-10 8. 2 3 12-1
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.