ГЕОТЕКТОНИКА, 2015, № 1, с. 86-106
УДК 551.242.2
РАЗВИТИЕ ПАССИВНЫХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ОКРАИН ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИ И НАЧАЛЬНОЕ РАСКРЫТИЕ ОКЕАНА
© 2015 г. Е. Н. Меланхолина1, Н. М. Сущевская2
1Геологический институт РАН, Москва, 119017, Пыжевский пер., д. 7; e-mail: e.melanh@gmail.com
2Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, 119995, ул. Косыгина, д. 19
Поступила в редакцию 12.05.2014 г.
Проведено обсуждение геолого-геофизических данных по Центральной Атлантике с целью выяснения тектонической обстановки первоначального проявления магматизма, рифтинга и раскола при зарождении мезозойского океана. Рассмотрены структурный, магматический и исторический аспекты проблемы. Показано проявление вначале рассеянного рифтинга и малообъемного магматизма на проксимальных окраинах; последующая миграция процесса к центральной части региона, с образованием дистальных зон и развитием мощного магматизма, с дальнейшим расколом литосферы и раскрытием океана. Анализ магматизма, его источников и особенностей новообразованной магматической коры характеризует как рифтинговую, так и раскольную стадии развития окраин и позволяет провести их сопоставление с последующим спрединговым магматизмом. По изотопии Sr—Nd—Pb установлено, что развитие магматизма на проксимальных окраинах Центральной Атлантики несло черты двух обогащенных компонентов, один из которых, связан с источником типа ЕМ-1, проявленным только на Североамериканской окраине. Второй обогащенный компонент, типичный для всей провинции САМР, связан с источником типа ЕМ-2. В меньшей степени этот компонент проявлен в магмах Гвианы, которые несут также метку деплетированного источника типа MORB, типичную для спрединговых толеитов Атлантики. Близкие условия можно предполагать и для последующего магматизма дистальных окраин, как и для образования ранних спрединговых базальтов в смежной полосе Атлантики, содержащих тоже небольшую примесь обогащенного материала. Сравнение магматизма окраин Центральной и Северной Атлантики показало их специфику, отчетливо выраженную в изотопном составе магм. В отличие от типового региона Северной Атлантики, для окраин Центральной Атлантики, реконструируется плавление непосредственно обогащенного литосфер-ного источника, без участия плюмовых расплавов. Вместе с тем, условия декомпрессии и плавления в литосфере могли определяться термальным влиянием горячего Центрально-Атлантического плю-ма. Свидетельством этого служат и масштабы плавления, проявленного в короткий временной интервал на огромной площади, с генерацией достаточно однородных расплавов и созданием мощной магматической коры, и радиальное расположение даек, внедренных при поднятии плюма, как и данные сейсмической томографии о наличии в регионе горячего верхнемантийного материала, сохранившего "память" о действии малоглубинного мезозойского плюма. Образование Центрально-Атлантического плюма может предположительно рассматриваться как результат активизации ап-веллинга над древним Африканским суперплюмом и перестройки глубинной структуры в триасово-юрское время.
Ключевые слова: рифтинг, раскол, раскрытие океана, проксимальные окраины, дистальные окраины, магматизм, изотопный состав, магматический источник
DOI: 10.7868/S0016853X15010038
ВВЕДЕНИЕ
Для реконструкции начальных растяжений в Атлантике решающее значение имеет изучение мезозойских пассивных окраин, как вулканических, так и невулканических. Известно, что раскрытие Атлантического океана и создание единой тектоно-магматической системы определялось проградацией растяжений и магматизма от центральной части будущего океана к северу, с последовательным причленением океанических
сегментов и их окраин и их дальнейшим согласованным развитием. Инициация процесса в Центральной Атлантике, с последующим отделением Северной Америки от Африки, датируется концом триаса — началом юры. Севернее континентальный раскол между Ньюфаундлендом и Иберией начался в раннемеловое время, в Лабрадорском море — в позднем мелу или палеоцене и в регионе между Гренландией и Норвегией — в раннем эоцене. Последний регион, принадлежащий Северо-Атлантической магматической провин-
ции, рассматривался нами в качестве тектоноти-па вулканических пассивных окраин [1, 2].
Его предварительное сравнение с окраинами Центрально-Атлантической магматической провинции показывает значительное сходство как по огромной площади, по структуре и мощности коры, так и по общему характеру магматизма, синхронного рифтингу и расколу, при чрезвычайной кратковременности его проявления. Вместе с тем, представляется необходимым специальное обсуждение геолого-геофизических данных по Центральной Атлантике для выяснения тектонической обстановки первоначального проявления магматизма, рифтинга и раскола при зарождении будущего океана. Для этой цели в работе проводится рассмотрение мезозойского магматизма, проявленного на окраинах Центральной Атлантики: состава и мощностей магматических продуктов, характера источников, особенностей новообразованной коры. Для обсуждения привлечены опубликованные данные по магматизму, характеризующие как предраскольную (рифтин-говую), так и раскольную стадии развития окраин; дано их сопоставление с последующим спре-динговым магматизмом.
АТЛАНТИЧЕСКАЯ ОКРАИНА США И ЮГО-ВОСТОКА КАНАДЫ
Магматические образования Центрально-Атлантической провинции (англ. — САМР1) распространены вдоль восточных районов Америки на протяжении 5000 км. Но наиболее представительными здесь являются данные по окраине востока США и Юго-Восточной Канады. На этой окраине, как и в северных районах Атлантики, могут быть выделены проксимальная зона с мощным палеозойским континентальным фундаментом и восточнее дистальная зона, переходная к океану, с новообразованной магматической корой (рис. 1).
В проксимальной зоне (шириной до 400 км), в пределах суши и внутреннего шельфа Северной Америки, мезозойская структура определяется существованием сохранившейся от эрозии системы рифтовых бассейнов, протянувшейся с небольшими изгибами в северо-восточном направлении, параллельно атлантическому побережью [44, 45, 58 и др.]. Бассейны заложены на герцин-ском фундаменте. Синрифтовые отложения бассейнов, от ладинских до синемюрских, представлены неморскими обломочными породами (до 7— 8 км по мощности), включающими прослои крас-ноцветов и эвапоритов, на юге иногда углей, а также лавами и силлами, относящимися к Централь-
1 Такая аббревиатура, широко применяемая в качестве термина в работах по Атлантике, будет использоваться и в данной статье.
но-Атлантической провинции. На юге окраины, в бассейнах Тейлорсвилл, Дип-Ривер и других, син-рифтовое осадочное заполнение заканчивается триасовыми отложениями, тогда как на севере, в частности, в бассейнах Калпепер, Ньюарк, Хартфорд и Фанди, разрез включает также слои нижней юры. На этом основании были выделены южный и северный сегменты окраины, разделенные диффузной границей [45, 58, 64]. Было показано диахронное окончание рифтинга. На юго-востоке США оно предшествовало развитию магматизма, а при последующей смене напряжений были образованы дайки с простиранием, секущим по отношению к бассейнам. На северо-востоке США и в Канаде рифтинг продолжался также во время и после развития магматизма.
Магматические породы в проксимальной зоне распространены на территории от бассейна Фанди в Нова Скотия до Флориды, а далее к югу (после перерыва в Карибском регионе) — вплоть до Венесуэлы, Французской Гвианы и Бразилии. Вследствие длительной эрозии лавы сохранились почти исключительно внутри осадочных бассейнов северного сегмента. Многочисленные доле-ритовые дайки, внедренные в породы верхов протерозоя — нижнего палеозоя на пространстве между бассейнами или же в нижнемезозойские отложения осадочных бассейнов, могли частично представлять питающие каналы для лав, распространенных первоначально на значительно большей площади [44—46]. Возможно, однако, что преобладание даек при сравнительно редкой встречаемости лав представляет специфическую особенность Центрально-Атлантической провинции [12]. Ориентировка ранних даек изменяется от северо-западной в Гвиане и на юго-востоке США до субмеридиональной в Северной Каролине и северо-восточной — в Квебеке и Новой Англии [11, 47, 58 и др.]. В ряде мест, в частности, на севере окраины между бассейнами Хартфорд и Фанди, были закартированы гигантские дайки (более 150 км по протяженности).
По определениям абсолютного возраста (40Лг/39Лг и отчасти и/РЬ), установлено почти синхронное начало магматизма для всех бассейнов и даек проксимальной зоны, соответствующее также био-, хемо- и магнитостратиграфическим датировкам [10, 35, 42, 48 и др.] (рис. 2). В целом возраст магматических пород на проксимальной окраине оценивается преимущественно в интервале от 201.0 ± 1 до 198.6 ± 1 млн лет. Но в каждом из районов главное вулканическое событие было кратковременным — порядка 1 млн лет. Пик вулканической активности повсеместно фиксируется на границе триаса и юры. Отмеченная в базальтах Нова Скотиа молодая датировка (190.6 ± ± 1.0 млн лет) может свидетельствовать о нали-
чии здесь меньшего по объему более молодого "хвоста" магматизма [35 и др.].
Вулканические серии в пределах проксимальной окраины имеют мощность до 450 м и образованы из чередующихся с осадками лавовых потоков, слагающих три подразделения, несколько различных по составу (см. рис. 2). Крупные силлы, такие как Рапидан и Палисейд (мощностью до 350 м и более), по-видимому, комагматичны всему объему вулканитов [11, 42]. На основе данных по главным компонентам, все породы определены как базальты и андезито-базальты, от кварц-нормативных до оливин-гиперстен-нормативных. Породы оливин- или пижонит-порфировые, содержащие также фенокристы авгита, плагиоклаза и окислов — таких как хромшпинелиды, титано-магнетит, ильменит.
В разрезе вулканического комплекса и в дайках проксимальной зоны представлены породы, имеющие составы от почти первичных до заметно фракционированных (М§0 = 14.8—4.7%), с повсеместным преобладанием умеренно обогащенных низко-Т толеитов (1Ю2 = 0.40—1.35%). Помимо
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.