ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 2, с. 12-31
УДК 551.242.2
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ МАГМАТИЗМА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПАССИВНЫХ ОКРАИН СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ
© 2013 г. Е. Н. Меланхолина1, Н. М. Сущевская2
1 Геологический институт РАН, Москва, 119017, Пыжевский пер., д. 7 2Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, 119995, ул. Косыгина, д. 19
Поступила в редакцию 18.05.2012 г.
Обсуждается характер магматизма, синхронного формированию пассивных окраин в северной части Атлантики; установлены основные особенности и причины геохимического обогащения первичных магм в пределах окраин. В основу работы положены опубликованные данные по районам тектонотипов: Норвежско-Гренландского для вулканических окраин, Западной Иберии — Ньюфаундленда для невулканических. В первом из них реконструируются условия горячего рифтинга и активного магматизма, приводившего к новообразованию мощной коры на окраинах и в прилежащей океанической полосе. Для второго тектонотипа характерны обстановки холодного амагматичного рифтинга и медленного начального спрединга, определивших распространение на окраинах древних континентальных комплексов и пород серпентинизированной мантии, а в смежной полосе океана создание тонкой нарушенной океанической коры. Для характеристики магматизма и особенностей начального океанического раскрытия в работе проводится детальное сравнение геолого-геохимических данных по опорным разрезам, выбранным для каждой из окраин. В частности, для окраин Норвежско-Гренландского региона привлечены геохимические и изотопные данные по плато-базальтам и сериям параллельных даек, относящимся как к предраскольной (рифтинговой), так и к раскольной фазам магматизма. В разрезах вулканических окраин показано преобладание толеитов, обогащенных литофильными элементами и радиогенными изотопами, и важная роль в формировании их составов плавления континентального материала. На основе изотопных данных для нижних частей вулканического комплекса определено не менее двух обогащенных источников, а для верхних — деплетированный или слабо обогащенный источник. Для малообъемных магматических проявлений невулканической Иберийской окраины намечено существование более обогащенного источника по сравнению с вулканическими окраинами Норвежско-Гренландского региона. Обсуждаются обстановки развития окраин, их связь с влиянием глубинных плюмов и с проградацией зоны растяжений в сторону областей холодной литосферы Атлантики.
Б01: 10.7868/80016853X13020057
ВВЕДЕНИЕ
На основе литературного материала в статье проводится анализ магматизма, развивавшегося при формировании пассивных окраин в обрамлении северной части Атлантического океана, по границе с областями древней континентальной литосферы. Различие обстановок раскрытия океана, и в первую очередь магматической активности, определило формирование как вулканических, так и невулканических пассивных окраин [44 и др.] (рис. 1). Сравнительное изучение этих окраин было проведено с использованием текто-нотипов, выбранных для вулканических окраин в Норвежско-Гренландском регионе, а для невулканических в пределах Западной Иберии — Ньюфаундленда [1, 3]. Вместе с тем, специфика магматизма и тектонических условий его проявления на окраинах разного типа требует дополнительного обсуждения. Цель данной работы — определение особенностей магматизма и начального океанического раскрытия для каждой из окраин,
с рассмотрением на примере опорных разрезов состава и мощностей магматических продуктов, их латеральных изменений, состава источников, характера новообразованной коры. Особенно существенной представляется изотопная характеристика источников, участвовавших в формировании магматических комплексов Северной Атлантики во время рифтинга и континентального раскола.
МАГМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕКТОНОТИПОВ
Тектоническая структура пассивных окраин обоих типов образована элементами асимметричной рифтовой системы, наложенной на континентальный фундамент. Периферические части системы представлены бассейнами проксимальной зоны, которые ближе к океану надстраиваются по латерали структурами дистальной зоны. Именно в пределах дистальных зон устанавлива-
80° 60° 40° 20° 0° 20°
Рис. 1. Тектоническая схема северной части Атлантического океана и его окраин [по 1, 3, 20, 42, 80, 86 и др.], с изменениями 1 — области континентальной коры докембрийского и палеозойского возраста; 2—6 — область океанической коры: 2 — океаническое дно, 3 — возраст океанической коры, 4 — осевые зоны спрединговых хребтов, 5 — главные трансформные разломы, 6 — граница континент—океан; 7 — Исландская горячая точка; 8,9 — пассивные континентальные окраины: 8 — вулканические окраины, 9 — невулканические окраины; 10—13 — скважины глубоководного бурения в пределах окраин и их номера: 10 — скважины, дошедшие до базальтового фундамента, 11 — скважины, дошедшие до перидотитового фундамента, 12 — скважины, дошедшие до континентального фундамента; 13 — скважина, прошедшая постраскольные силлы.
Цифрами в кружках обозначены пассивные окраины. В пределах Северо-Атлантической вулканической провинции: 1—3 — вулканические окраины Норвежско-Гренландского тектонотипа: 1 — Норвежская, 2 — Восточно-Гренландская и 3 — Ян-Май-ен; 4 — Центрально-Европейская окраина; 5, 6 — невулканические окраины Иберо-Ньюфаундлендского тектонотипа: 5 — Иберийская, 6 — Ньюфаундлендская; 7—11 — другие невулканические окраины: 7 — Орфан, 8 — сопряженные окраины Лабрадорского моря, 9 — Гобан-Спар, 10 — Армориканская, 11 — Южно-Бискайская. В пределах Центрально-Атлантической вулканической провинции: 12, 13 — вулканические окраины: 12 — Нова-Скотия, 13 — Марокко.
Заглавными буквами показаны спрединговый хребет К — Колбенсей и трансформные разломы: ЧГ — Чарли-Гиббс, НА — Ньюфаундленд-Азорский, ЯМ — Ян-Майен. Строчными буквами в квадратах обозначены районы, данные по которым использованы в статье: в — сегмент Вёринг, м — сегмент Мёре, х — банка Хаттон, р — трог Роколл, ф — Фарерские о-ва, с — о-ва Скай и Мал, а — Аммассалик, к — Кангерлусуаг, ск — Скергаард, п — Принсен-Уэллс-Бьерге, бк — Блосервилл-Кист, сс — Скорсби-Санд, нт — Нунатак, т — Трэйл, хх — Холд-вит-Хоуп, д — о. Диско, л — Лузитанский бассейн, и — Иберийская абиссальная равнина, г — Галицийская банка, мо — г. Мончик, о — подводная гора Ормонд, гб — район Грэнд-Бэнкс, ав — Авалонский п-ов, фк — банка Флемиш-Кэп, н — Ньюфаундлендский бассейн, нф — подводные горы Ньюфаундленд, ис — Исландия
17.8 -1-1-1-1-^—^
0.5121 0.5123 0.5125 0.5127 0.5129 0.5131 0.5133
— 4
Рис. 2. Вариации изотопных отношений Pb и Nd в базальтах опорного разреза Норвежской окраины (скв. 642). Для сравнения на графике приведены данные по молодым базальтам Северной Атлантики из районов Исландии, о. Ян-Майен и хребта Колбенсей, в пределах которого изливались как деплетирован-ные, так и обогащенные толеиты, связанные с Исландским плюмом. На всех графиках использованы составы пород, пересчитанные на возраст 120 млн. лет. Аналитические данные по [30, 45, 73, 76, 77] 1—4 — породы опорного разреза Норвежской окраины: 1 — породы рифтинговой группы (нижняя серия скв. 642), 2 — породы раскольной группы (верхняя серия скв. 642), 3 — щелочные породы проксимальной окраины, 4 — поле изотопных составов пород опорного разреза; 5—8 — четвертичные вулканические породы Северной Атлантики: 5 — базальты хр. Колбенсей, 6 — базальты Исландии (Tjornes Leaky Zone), 7 — породы о. Ян-Майен, 8 — поле изотопных составов пород Северной Атлантики
ются принципиальные различия в развитии выбранных тектонотипов.
Норвежско-Гренландский тектонотип
Характерной особенностью Норвежско-Гренландского тектонотипа, определившей строение его дистальных окраин, является значительная синрифтовая магматическая активность самого конца палеоцена — начала эоцена [1, 20, 22, 42 и др.]. Основные проявления вулканизма по обе стороны океана относились ко времени развитого рифтинга, раскола континента и начальной фазы спрединга (от 56 до 53 млн. лет). Специфика магматизма проявлена в распространении на дисталь-ных окраинах мощных плато-базальтовых комплексов, с образованием в верхней коре сейсмической картины клиньев наклоненных к океану рефлекторов, а также в наличии высокоскоростной нижней коры, созданной предположительно в результате магматического андерплейтинга.
Породы вулканического комплекса в разной мере опробованы скважинами глубоководного бурения. На основе буровых данных, в нашем об-
суждении в качестве опорных, наиболее полно изученных, разрезов приняты: для Норвежской вулканической окраины разрез скв. 642 рейса 104 ODP, для Восточно-Гренландской окраины — разрез по профилю скважин 152 и 163 рейсов ODP.
Опорный разрез вулканического комплекса на окраине Норвегии
Развитие магматической активности на окраине Норвегии начиналось с внедрения многочисленных силлов габбро и долеритов в толщу мел-палеоценовых отложений бассейна Вёринг на западе будущей проксимальной зоны, как это установлено по сейсмическим профилям [8, 26]. В опорном разрезе скв. 642 на плато Вёринг, в пределах дистальной зоны, характерно двучленное строение вулканического комплекса, с важными различиями двух серий, отвечающих предрас-кольной (рифтинговой) и раскольной фазам развития окраины и разделенных перерывом, с маломощным горизонтом осадков.
Нижняя серия (63 ± 19 млн. лет) имеет смешанный характер, с преобладанием наземных потоков андезитобазальтов и вулканокластических осадочных прослоев, отвечающих составам андезитов и дацитов; с подчиненным количеством базальтов MORB [20, 57]. Выделяется по своим особенностям верхняя часть этой серии, включающая игнимбриты и наземные лавы андезитового и дацитового состава, с относительным обогащением несовместимыми элементами. Исходя из немногочисленных изотопных данных, можно отметить, что породы нижней серии опорного разреза характеризуются высокими первичными значениями 8^г/8^г (вплоть до 0.7118 в дацитах), низкими значениями 143Ш/144Ш (0.5122-0.5127) и повышенными величинами отношений РЬ (206РЪ/204РЪ до 18.7 , 207РЬ/204РЬ до 15.8 , 208РЬ/204РЬ до 38.8) [76] (рис. 2, 3).
Геохимические и изот
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.