УДК 551.243 (571.661)
КАЙНОЗОЙСКИЕ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПОЯСА СЕВЕРНОЙ КАМЧАТКИ И ИХ РОЛЬ В РЕГИОНАЛЬНЫХ МОДЕЛЯХ СУБДУКЦИИ
© 2011 г. М. Н. Шапиро1, А. В. Соловьев2
1 Институт физики Земли РАН, 123810, Москва, Большая Грузинская ул., д. 10 2 Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 14.10.2009 г.
Два пояса субаэральных вулканитов: эоценовый Кинкильский и неогеновый пояс Срединного хребта протягиваются вдоль перешейка Камчатки. Предполагается, что их формирование связано с субдукцией океанической литосферы под континентальную окраину Северной Камчатки. Океаническая литосфера, поглощенная в этих зонах субдукции, могла быть сформирована в результате активного спрединга в Командорской котловине. В простейшем случае и спрединг, и субдукция отражают северо-западное движение литосферы Командорской плиты относительно Камчатки, хребта Ширшова и Алеутской котловины, объединяемых в одну относительно неподвижную плиту, условно называемую Северо-Американской. Проведено моделирование сопряженных процессов спрединга и субдукции. Важнейший параметр, определяющий геодинамику региона, — скорость движения Командорской плиты относительно Северо-Американской — задавался в виде трех значений (2.5, 5 и 7.5 см/год). Полученные расчетные датировки таких геологических событий, как начало и конец вулканизма в указанных поясах, сравнивались с датировками, полученными изотопными или палеонтологическими методами. Для эоценового Кинкильского пояса, где вулканизм начался 44 млн. лет назад, модельная датировка начала субдукции зависит от заданной скорости Командорской плиты и колеблется от 54 млн. лет при скорости 2.5 см/год до 47.5 млн. лет при скорости 7.5 см/год. Можно считать, что модели быстрой субдукции для этого возрастного диапазона лучше согласуются с геологическими данными. Для мио-плиоценового пояса Срединного хребта при столь же или более высоких скоростях движения Командорской плиты (5 и 7.5 см/год) приходится предполагать неоднократное зарождение рифтов на границе с хребтом Ширшова. Поэтому для конца неогена предпочтительнее модели с низкой скоростью Командорской плиты (>2.5 см/год, но <5 см/год, около 4 см/год).
ВВЕДЕНИЕ
Глубоководные желоба, сейсмофокальные зоны и пояса активного вулканизма — это параге-нез, типичный для современных тихоокеанских окраин. С точки зрения тектоники литосферных плит происхождение этого парагенеза объясняется субдукцией — погружением океанической литосферы под континент или островную дугу. Зоны субдукции различного возраста реконструируются в складчатых поясах всех континентов. Поскольку сейсмологических доказательств для реконструкций древних зон субдукции не существует, эти построения основаны на выделении, с одной стороны, реликтов глубоководного желоба, а с другой — надсубдукционных вулканических поясов.
Центральное место в реконструкциях древних зон субдукции, как правило, занимают именно вулканические пояса и состав их вулканитов. Современные методы геохимического анализа дают возможность определить содержание практически любого набора химических элементов и большого числа изотопов в любом компоненте породы вплоть до микровключений в минеральных зернах. Этот аналитический материал обычно
сравнивается с хорошо изученными современными и новейшими эталонами, имеющими в большинстве случаев однозначную геодинамическую позицию, а также сопоставляется с моделями плавления разнообразных субстратов в различных физико-химических условиях. Такой подход в большинстве случаев позволяет выделять древние надсубдукционные вулканические пояса, отличая их от вулканитов иной геодинамической природы.
Глубоководные желоба в силу своего геодинамического положения не всегда сохраняются в виде объемных геологических тел, сложенных набором комплексов, аналогичных современным. Осадки желобов в значительной степени уничтожаются, погружаясь в зону субдукции, а характерные для современных желобов тектонические структуры существенным образом трансформируются в ходе дальнейшей истории. Поэтому при палеотектонических реконструкциях желоба, как правило, восстанавливаются на месте тектонических швов — систем разрывов, возникших после (и во время) поглощения океанической литосферы, некогда разделявшей террейны разной природы и возраста. К сожалению, у нас нет строгих
формальных критериев для разделения субдукци-онных и не связанных с субдукцией шовных зон. Вдоль швов могут сохраняться, а могут и не сохраняться фрагменты комплексов, типичных именно для зон субдукции (аккреционные призмы, голубые сланцы и др.), а также фрагменты верхней мантии (альпинотипные ультрамафиты). Возраст шовных зон, особенно на ранних стадиях их развития, далеко не всегда определяется с точностью, необходимой для сопоставления их с вулканическими поясами. Кинематика тектонических швов и амплитуда смещений их крыльев редко поддаются точной и надежной оценке. Именно поэтому в обрамлении некоторых древних вулканических поясов, сложенных надсуб-дукционными по своей геохимии вулканитами, не выявлены тектонические швы, которые могут считаться реликтами зоны субдукции, соответствующей этому поясу. Возникает вопрос: всегда ли отсутствие таких швов связано с недостаточной изученностью региональной тектоники или же возможен вулканизм, геохимически подобный надсубдукционному, но не связанный с субдук-цией океанической литосферы?
С этой точки зрения на севере Камчатки интересны два пояса субаэральных вулканитов — эоценовый Кинкильский, расположенный на Охотском побережье, и параллельный ему неогеновый вулканический пояс Срединного хребта [4, 16—19]. Вещественный состав этих вулканитов близок к составу пород островных дуг, и уже в 70-х годах они рассматривались как надсубдук-ционные образования [например, 18]. В последнее время накопились новые геохимические данные, подтверждающие близость обоих вулканических поясов перешейка Камчатки к некоторым разновидностям надсубдукционных комплексов [5, 16, 17, 25]. Вместе с тем недостаточная геологическая изученность региона затрудняет детальные геодинамические построения, включающие проведение границ литосферных плит и оценки их кинематики. До сих пор неизвестно, где могли находиться зоны субдукции, с существованием которых связано формирование указанных вулканических поясов. Начиная эту работу, мы, признаться, предполагали, что сможем показать отсутствие соответствующих зон, благодаря чему эти вулканические пояса перешейка Камчатки станут удачным примером геохимически надсуб-дукционного вулканизма, не связанного с синхронной субдукцией. Однако оказалось, что построить модель с реальными скоростями спре-динга и субдукции все-таки можно, если внести в эту модель соответствующие ограничения. Иногда нами высказывались предположения достаточно спорные, но удобные для субдукционной гипотезы. Отсюда возможность отказа от таких понятий как Западно-Камчатско-Корякский вулканический пояс и Говенская вулканическая дуга, существование которых на данном этапе
развития не может считаться доказанным. Их "исчезновение" — не результат злой воли авторов статьи, а демонстрация того, к чему может привести безраздельное доверие к геохимическим критериям диагностики геодинамических обстано-вок прошлого. Для создания нашей модели мы применили региональную геокинематику, изучающую положение границ литосферных плит, направления смещений по этим границам, оценивающую амплитуды и скорости этих смещений и эволюцию всех этих параметров во времени. При этом в отличие от геодинамики геокинематика не задается вопросами о природе сил, обуславливающих движения плит и блоков, а лишь описывает эти движения. В глобальном масштабе геокинематика хорошо описывает горизонтальные движения крупных мезокайнозойских литосферных плит, но при региональных исследованиях, когда изучаются небольшие, сильно деформированные объекты, ее успехи не столь очевидны. Тем не менее, построение количественных кинематических моделей является важной стадией геодинамических исследований, позволяющей существенно ограничить разнообразие интерпретаций. Такие ансамбли структур, как зоны субдукции и зоны коллизии, трансформные разломы, тыловые бассейны, находятся в определенных пространственно-временных соотношениях. Вот почему, выделяя надсуб-дукционные вулканические пояса, важно определить, где же находились соответствующие им зоны субдукции.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ
КИНКИЛЬСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО ПОЯСА
Кинкильский вулканический пояс, сложенный породами кинкильской свиты, неширокой (до 35—40 км) полосой протягивается вдоль западного побережья Камчатки от устья реки Пала-на на юго-западе до Рекинникской губы на северо-востоке (рис. 1). Образования пояса представлены базальтами, андезибазальтами, их туфами и, реже, более кислыми породами суммарной мощностью около 1.5 км. А.Е. Шанцер [3, 24] выделил в составе кинкильской свиты два вулканогенных комплекса: нижний — шаманкинский и верхний — божедомовский. Нижний комплекс имеет антидромное строение с риолитами в основании и базальтами в верхах разреза. Породы накапливались в континентальных условиях, их туфогенные разности часто содержат окаменелую древесину и редко — листовую флору плохой сохранности. Относительно простая тектоническая структура пояса образована пологими моноклиналями, разделенными крутыми разрывами. В обрывах морского берега на севере пояса иногда наблюдаются изгибы слоев и крутые моноклинали. Вдоль юго-восточного края пояса и в эрозионных окнах его
165° в.д.
Рис 1. Схема тектонического районирования Северной Камчатки и южной части Корякского нагорья (с изменениями по [4])
1-4 — субаэральные вулканические пояса и ареалы: 1 — Кинкильский пояс (Западно-Камчатско-Корякский) (Р2—3),
2 — продолжение Кинкильского пояса на северо-восток (ареалы велонлыкской вулканогенной свиты) (Р2—3), 3 — пояс Срединного хребта (^—р^ с условно показанными выступами фундамента, 4 — Апукско-Пахачинский ареал (^—р1);
5-7 — крупные прогибы: 5 — Ильпинско-Пахачинский прогиб (Р2—^), 6 — Западно-Камчатский прогиб (^—N2),
7 — Центрально-Камчатская депрессия (^—р); 8 — крупные под
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.