ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 3, с. 317-323
УДК 550.42:552.32(268.42+43)
ЩЕЛОЧНОЙ ВУЛКАНИЗМ В ИСТОРИИ ФОРМИРОВАНИЯ НОРВЕЖСКО-ГРЕНЛАНДСКОГО БАССЕЙНА
© 2007 г. Е. А. Чернышева, Г. С. Харин
Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН 236000 Калининград, просп. Мира, 1, Россия; e-mail: ioran@atlas.baltnet.ru Поступила в редакцию 03.09.2006 г.
Образование северной части Атлантического океана, начавшееся в позднем палеоцене, сопровождалось формированием подводных и наземных толщ базальтов, наблюдаемых в виде подводных плато и хребтов, островов и вулканов. По составу преобладают низкокалиевые толеитовые базальты, но среди них отмечаются близкие им по возрасту щелочные породы (субщелочные и щелочные базальты и их дифференциаты, базаниты, нефелиниты и др.). Наиболее древние щелочные вулканиты (58-56 млн. лет), образованные при раскрытии океанического рифта, обнаружены на его "плечах" - на северо-востоке Гренландии и на западном шельфе Норвегии. Открытия последних лет выявили гораздо большую, чем это предполагалось ранее, распространенность шелочных ультраосновных вулканитов с возрастом 55-53 млн. лет на восточном побережье Гренландии. Последующие проявления щелочного вулканизма с импульсами 30, 10, 5 млн. лет назад и вплоть до современного происходили на молодой океанической плите и новообразованных островах и подводных горах. Для сопоставления океанического и континентального вулканизма данного региона выполнен повторный анализ нескольких образцов океанических вулканитов, собранных во время 10-го рейса НИС "Академик Курчатов", с использованием современных аналитических методов (РФА, ICP-MS). Изучение показало, что океанические и континентальные щелочные вулканиты существенно различаются по своим петрохимическим и геохимическим особенностям, что обусловлено различиями в глубине зарождения расплавов и в составе материнского мантийного субстрата. Первичные континентальные щелочные магмы изначально обогащены несовместимыми редкими элементами в большей степени, чем океанические. В ходе дифференциации на небольшой глубине океанические магмы могут накапливать редкие элементы и щелочи в остаточных расплавах, но масштабы этих процессов малы и зависят от тектонических условий.
Раскрытие северной части Атлантического океана началось в позднем палеоцене при продвижении рифтовой зоны Срединно-Атлантическо-го хребта (хребет Рейкьянес) на северо-восток, в пределы Норвежско-Гренландского морского шельфового бассейна. Этому способствовало прохождение данного участка Лавразийской плиты над Исландским плюмом. Раскол плиты происходил ступенчато и сопровождался неоднократными перескоками рифтовой зоны. В период 60-42 млн. лет назад он проходил по рифтовой зоне отмершего хребта Эгир, затем переместился к западу, на Исландское плато, а 18 млн. лет назад образовалась современная система рифтовых зон срединно-океанических хребтов: Колбенсей, Мо-на, Книповича (рис. 1). Раскрытие океана сопровождалось формированием подводных и наземных толщ платобазальтов, которые наблюдаются в виде подводных плато и хребтов, а также островов и наземных плато и вулканов. Преобладающим типом магматических пород являются низкокалиевые толеитовые базальты; среди них распространены близкие им по возрасту и небольшие по объему щелочные вулканиты (щелочные базальты и их дифференциаты, базани-
ты, нефелиниты и др.), нередко наблюдаемые в одних и тех же геологических разрезах. Наиболее древние щелочные вулканиты в регионе образовались на самом раннем этапе раскрытия Северной Атлантики и представлены лавовым потоком нефелинитов с возрастом 58.7 млн. лет в нижней толще континентальных толеитов Северо-Восточной Гренландии (Thirlwall et al., 1994). Рои щелочных даек, лавовые потоки и интрузивные тела щелочных пород с возрастом около 50 млн. лет давно известны южнее, в области Кангердлугссак. Новейшие геологические открытия датских и гренландских исследователей (Bernstein et al., 2000, 2001; Peate et al., 2003) показали, что проявления щелочного вулканизма на восточной окраине Гренландии имеют гораздо большие масштабы, чем это представлялось ранее. Были обнаружены и изучены лавовые поля, вулканические постройки и дайковые серии пород (от оливиновых мелилититов и меланефелини-тов до нефелинитов и базанитов) с возрастом 55-53 млн. лет, перекрывающие толщи толеитовых базальтов, а иногда переслаивающиеся с ними. Близкая по составу серия щелочных вулканитов Вестброна (Prestvik et al., 1999) была образована
® 1
* 2
• 345 3
4
5
6
7
V
а.
/
Рис. 1. Схема Норвежско-Гренландского бассейна и его континентального обрамления.
1 - первые проявления палеоценового щелочного магматизма в Гренландии (Thirlwall et al., 1994) и Норвегии (Prestvik et al., 1999); 2 - третичные интрузивные центры, в том числе щелочные (Bernstein et al., 2000), на побережье Гренландии; 3 - скважины глубоководного бурения, вскрывшие субщелочные базальты; 4 - спрединговые хребты; 5 -трансформные разломы; 6 - граница шельфа; 7 - предполагаемый фрагмент континентальной коры под хребтом Ян-Майен.
НР и ПВБ - наиболее изученные на побережье Гренландии проявления щелочных вулканитов Нунатак Риджн (Bernstein et al., 2000; 2001) и Принс Вэйлс Бьорг (Peate et al., 2003) соответственно; Вс - подводная гора Вестерис (Haase, Devey, 1994); ЯМТР - Ян-Майенская зона трансформных разломов. I-V - точки драгирования НИС "Академик Курчатов", станции: I - 769-10, II - 769-15, III - 771-1, IV - 794-3, V - 770 (подводная гора Южная).
почти одновременно (56-54 млн. лет назад) на противоположной, Норвежской, окраине расколовшейся континентальной плиты. Последующие проявления щелочного магматизма прослеживаются уже в пределах океанической части Норвежско-Гренландского бассейна. Это субщелочные базальты с возрастом 30-28 млн. лет, вскрытые скважинами 343 и 345 глубоководного бурения на восточной ветви Ян-Майенской зоны трансформных разломов (^апп, 1976), трахиба-зальты с возрастом 10 млн. лет в основании вул-
канической толщи острова Ян-Майен, базальты подводного хребта Ян-Майен, к югу от острова, с возрастом 4.8 млн. лет (Харин, Пустовой, 1996). Щелочные вулканиты плиоценового и плейстоценового возраста и вплоть до современных известны в Исландии, на о-ве Ян-Майен и на подводных горах Вестерис и Южная, расположенных к северу от западной ветви Ян-Майенской зоны разломов (Haase, Devey, 1994; Haase et а1., 1996; Харин и др., 2003; Tronnes et а1., 1999). По составу большая часть щелочных океанических лав этой
зоны и хребтов представлена оливиновыми базальтами умеренной щелочности и их дифферен-циатами, и только на о-ве Ян-Майен и на подводных горах проявлены вулканиты более высокой щелочности (трахибазальты, муджиериты, тефриты, трахиты).
Таким образом, данный сектор Северной Атлантики представляет собой уникальный полигон для изучения эволюции щелочного вулканизма от начала раскрытия океанического рифта до настоящего времени в разной геодинамической обстановке - на древних континентальных "плечах" рифта и на молодой океанической плите. Присутствие здесь длительно действующего Исландского мантийного плюма дает возможность исследовать характер его взаимодействия с континентальной и океанической литосферными плитами, имеющими принципиальные различия в своем строении, составе и мощности.
Для сопоставления океанического и континентального вулканизма данного региона в дополнение к имеющимся сведениям был проведен повторный анализ нескольких образцов океанических вулканитов, собранных во время 10-го рейса НИС "Академик Курчатов" (таблица), с использованием современных аналитических методов -РФА, ICP-MS (анализы выполнены в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск). Это позволило получить новые геохимические данные, по точности сопоставимые с данными других исследователей. Сюда вошли образцы вулканитов, драгированные в наиболее интересных по своему тектоническому строению частях региона (рис. 1, точки 1—У): в желобе Ян-Майен (Ян-Майенская зона трансформных разломов, южное окончание хребта Мона, точки I и II), на хребте Ян-Майен (центр и южное окончание хребта, точки III и IV) и на подводной горе Южной (северное крыло Ян-Майенской зоны трансформных разломов, напротив хребта Колбенсей, точка V). Сравнение полученных нами и литературных данных показывает хорошее соответствие петрохимических характеристик пород, драгированных в близких тектонических обста-новках. Так, дополнением к нашим данным по хребту Ян-Майен (таблица, обр. 4-6) могут служить образцы, исследованные на северном конце хребта близ о-ва Ян-Майен (Haase et а1., 1996; станция 66). Образцы базальтов, собранные на плато Ян-Майен (поднятие на северном крыле трансформного разлома, напротив острова Ян-Майен (станция 95; Haase et а1., 1996)), почти идентичны базальтам, драгированным рядом, в желобе близ плато (таблица, обр. 2 и 3). Ранее уже отмечалось большое сходство щелочных пород подводных гор Южная (таблица, обр. 7 и 8) и Ве-стерис (Харин и др., 2003) на дне Гренландской котловины.
CaO + K2O + Na2O, мае. % 25 г
20
15
10
40 50 60 70 80
SiO2 + Al2O3, мае. %
о 1 л 2 +3 х 4
Рис. 2. Клаееификационная диаграмма щелочных вулканитов по (Le Bas, 1989).
1 - щелочные вулканиты Воеточной Гренландии (Bernstein et al., 2000, 2001; Peate et al., 2003); 2 - вулканиты еерии Веетброна, Норвегия (Prestvik et al., 1999); 3 - базальты транеформных разломов и хребтов Нор-вежеко-Гренландекого баееейна (ем. таблицу); 4 - ан-карамиты, базаниты, базальты и их дифференциаты о-ва Ян-Майен (Tronnes et al., 1999) и подводных гор Веетерие (Haase, Devey, 1996) и Южная (ем. таблицу).
Континентальные вулканиты еерии мелили-тит-нефелинит-базанит Воеточной Гренландии (Bernstein et al., 2000, 2001; Peate et al., 2003) харак-теризуютея крайней недоеыщенноетью кремнеземом, умеренно богаты щелочами, бедны глиноземом, выеокомагнезиальны, обогащены кальцием и аномально богаты титаном (от 4 до 8.5 мае. % TiO2). Они еравнительно елабо дифференцированы (рие. 2 и 3) и при этом значительно обогащены как еовмеетимыми (Cr, Ni, Co, Sc), так и нееовмеетимыми (Rb,
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.