научная статья по теме ТЕКТОНИКА И МАГМАТИЗМ УЛЬТРАМЕДЛЕННЫХ СПРЕДИНГОВЫХ ХРЕБТОВ Геология

Текст научной статьи на тему «ТЕКТОНИКА И МАГМАТИЗМ УЛЬТРАМЕДЛЕННЫХ СПРЕДИНГОВЫХ ХРЕБТОВ»

ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 3, с. 3-30

УДК 551.242.23.001.57

ТЕКТОНИКА И МАГМАТИЗМ УЛЬТРАМЕДЛЕННЫХ СПРЕДИНГОВЫХ ХРЕБТОВ © 2013 г. Е. П. Дубинин1, А. В. Кохан1, Н. М. Сущевская2

Музей Землеведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,

119991, Москва, Ленинские горы 2Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 119991, Москва, ул. Косыгина, д. 19 Поступила в редакцию 26.11.2012 г.

Рассмотрены особенности тектонического строения, структурообразования и магматизма рифто-вых зон ультрамедленных спрединговых хребтов на примерах хребтов Рейкьянес, Кольбейнсей, Мона, Книповича, Гаккеля, Юго-Западного Индийского. Показано, что наиболее важную роль в формировании структурного плана рифтовых зон играет прогретость мантии, толщина хрупкого слоя литосферы и неортогональность спрединга.

Установлены главные факторы, определяющие особенности структурообразования и магматизма ультрамедленных хребтов. Для хребтов Рейкьянес и Кольбейнсей — изменение толщины коры, соотношения толщины ее хрупкого и пластичного слоев, ширины рифтовой зоны и увеличение интенсивности магмоснабжения по мере приближения к Исландской термической аномалии, а также неортогональность спрединга; для хребта Книповича — формирование в пределах транзитной зоны между хребтами Гаккеля и Мона в условиях сдвиго-раздвиговых напряжений и многочисленных перестроек спрединга, неортогональность спрединга и наличие мощного структурно-вещественного барьера континентальной литосферы шельфа Баренцева моря и Шпицбергена; для хребта Мона — наклонный спрединг в условиях толстой холодной литосферы и узкой стабильной рифтовой зоны; для хребта Гаккеля и Юго-Западного Индийского хребта самые низкие скорости спрединга в условиях изменяющейся вдоль длины степени прогрева мантии и геометрии спрединга. Интенсивность проявления эндогенных структурообразующих процессов меняется вдоль простирания хребтов: при преобладании тектонического фактора в рельефообразовании, на отдельных участках важную роль играют магматические и метаморфические процессы.

Б01: 10.7868/80016853X13030028

ВВЕДЕНИЕ

Рифтовые зоны срединно-океанических хребтов (СОХ) протягиваются через все океаны, образуя единую глобальную систему длиной около 70000 км. Ключевым параметром, определяющим морфологию рельефа дна и глубинное строение спрединговых зон, является скорость спре-динга изменяющаяся от 0.7—1.3 до 16 см/год. В соответствии с ней СОХ подразделяют на несколько типов: с медленной (менее 4 см/год), средней (4—8 см/год), быстрой (8—12 см/год) и ультрабыстрой (12—16 и более см/год) скоростью раздвижения. Тектонотипами этих хребтов являются соответственно Срединно-Атлантический хребет (САХ), Юго-Восточный Индийский хребет (ЮВИХ) северный и южный сегменты Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП). Процесс аккреции океанической коры на спрединго-вых хребтах, главным образом, связан с генерацией и фракционированием первичных расплавов (тип ТОР-2) по классификации [7, 20],

типичных для всех спрединговых зон Мирового океана кроме района северной Атлантики, с генерацией родоначальных магм в ходе фракционного полибарического плавления океанической мантии в поднимающейся мантийной колонне при давлении от 20 до 8 кбар и Т = 1320—1250°С. Термин ТОР, предложенный Дмитриевым (толеи-ты океанических рифтов) является русским эквивалентом английского сокращения МОЯБ. Отмечено, что генетические типы расплавов (ТОР) напрямую коррелируются с параметром №8 [22], который отражает первичное содержание На в обедненных толеитовых расплавах [46]. Отличающиеся по происхождению рифтовые толеиты (ТОР-2, ТОР-1, Ш-ТОР, 81-ТОР) обнаруживают разную степень геохимического обогащения ли-тофильными элементами и радиогенными изотопами, что подчеркивает разную природу генетической (петрохимической) и геохимической специфики рифтового магматизма. Н-МОЯБ, Е-МОЯБ и Т-МОЯБ в иностранной классификации соотносятся с декретированным, обогащенным и про-

межуточным геохимическим типом толеитов. Если в целом петрологическая сегментация определяется геодинамическими условиями, обусловленными глобальным процессом подъема глубинных диапи-ров (что находит отражение и в тектонике района), то геохимические особенности обусловлены гораздо большим числом факторов.

Исследования 1990-х и 2000-х годов показали, что хребты со скоростями спрединга менее 2 см/год, протяженность которых достигает ~20 тыс. км характеризуются особенностями рельефа, морфо-структурной сегментации, глубинного строения коры, магматизма и механизмами аккреции коры, отличными от всех других хребтов, в том числе и от хребтов с медленными скоростями спре-динга [11, 15, 17, 19, 33, 50, 67], что выделяет их в особый тип спрединговых хребтов с ультрамедленными скоростями [8, 29, 36]. Данные хребты представлены в основном спрединговыми хребтами бассейнов Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана: Рейкьянес, Кольбейнсей, Мона, Книповича, Гаккеля, где они являются естественным продолжением Срединно-Атлан-тического хребта и формируют дивергентную границу между Евразийской и Североамериканской литосферными плитами (рис. 1). К этому типу хребтов также относятся Юго-Западный Индийский хребет (ЮЗИХ), Американо-Антарктический хребет, спрединговые хребты Красного моря и Аденского залива.

Данная статья посвящена рассмотрению особенностей тектонического строения и магматизма рифтовых зон ультрамедленных хребтов в зависимости от специфики геодинамической и кинематической обстановки спрединга.

СТРОЕНИЕ И МАГМАТИЗМ

СПРЕДИНГОВЫХ ХРЕБТОВ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ И АРКТИКИ

Хребет Рейкьянес располагается к югу от о. Исландия и протягивается почти на 900 км от трансформного разлома Байт до п-ова Рейкьянес (рис. 2А). Скорость спрединга составляет от 18.5 мм/год в районе Исландии до 20.2 мм/год в районе транс формного разлома (ТР) Байт [14, 35]. Хребет имеет простирание 036°, наклонное к вектору раздвижения плит 099°. Угол а между направлением растяжения и простиранием рифто-вой зоны составляет 63°—65° (рис. 2В).

В пределах хребта было выделено три морфологические провинций сменяющие друг друга с юга на север по мере приближения к о. Исландия: с морфологией рифтовой долины, с переходной морфологией, с морфологией осевого поднятия (рис. 2В—Ж). Сейсмические исследования хребта показали, что толщина коры в восточной части п-ова Рейкьянес составляет 21—22 км, на хребте

Рейкьянес в районе 63° с.ш. — 13—14 км [66], вблизи 61° с.ш. — 9—10 км [63], а в районе 58° с.ш. — 7.5—8 км [61]. Эти значения превышают характерные средние значения (7.1 ± 0.7 км) для медленно раздвигающегося САХ [67]. На широте 58° с.ш. хрупкий слой достигает глубины около 16—17 км. Около Исландии, в районе 61°30' с.ш. мощность хрупкого слоя составляет 9 км [59, 61]. Таким образом, по мере приближения к Исландской термической аномалии вдоль хребта происходит возрастание толщины коры, сокращение толщины ее хрупкого слоя и увеличение ширины зоны прогрева.

По мере сокращения толщины хрупкого слоя коры происходит изменение рельефа рифтовой зоны и характера сбросообразования по механизмам, характерным для спрединговых хребтов с переходной морфологией [10]. Благодаря существенно наклонному спредингу, в структуре риф-товой зоны хребта на локальном уровне четко отмечается система эшелонированных 8-образных трещин, располагающихся субортогонально направлению растяжения, к которым приурочены осевые вулканические хребты (рис. 2Б).

На участке хребта между 57°36' и 57°51' с.ш. впервые под рифтовой зоной с медленным спре-дингом была зафиксирована коровая магматическая камера. Кровля камеры располагалась на глубине 2.5 км ниже уровня дна под осевым вулканическим хребтом с центром на 57°45' с.ш. Магматическая камера состоит из корово-ман-тийной смеси, содержащей не менее 20% расплава с линзой расплава вблизи ее кровли [55, 61].

По мере удаления от Исландской термической аномалии наблюдается постепенное изменение характера рельефа и морфоструктурной сегментации (см. рис. 2Б—Ж). Изменение морфологии от осевого поднятия к рифтовой долине сопровождается закономерным изменением параметров сегментов. С севера на юг наблюдается уменьшение длины осевых вулканических сегментов и увеличение размеров поперечных нетрансформ-ных смещений (НТС) (см. рис. 2Б) [18, 27, 52, 59].

Хребет Кольбейнсей протягивается на 650 км к северу от Исландии от 67° до 71°40' с.ш от ТР Тьорнес до ТР Ян-Майен. Он представляет собой рифтовую систему, сформировавшуюся в результате "перескока" оси спрединга, который был инициирован активностью в эоцене Исландского мантийного плюма, и привел к отмиранию спре-дингового хребта Эгир [25, 51] (см. рис. 1). Скорость спрединга на современном хребте Кольбейнсей изменяется от 18.5 мм/год (67° с.ш.) с направлением в 105° до 17 мм/год (71°40' с.ш.) с направлением в 110° [35]. Угол а между направлением растяжения и простиранием рифтовой зоны составляет 80°—85°.

Два трансформных разлома: Спар (69° с.ш., смещение 34 км) и Эгвин (70°40' с.ш., смещение

и о

Й

о я к

-1000

Рис. 1. Батиметрическая карта акватории Северного Ледовитого о направления раздвижения плит и простирание рифтовой долины

1 — хребет Рейкьянес; 2 — хребет Кольбейнсей; 3 — хребет Мона; 4 — хребет Книповича 8 — палеоспрединговый центр в море Лабрадор

-5000 -4000 -3000 -2000 -гиии и

Северного Ледовитого океана и Северной Атлантики к северу от ТР Байт [37]. Стрелками для каждого хребта показаны рание рифтовой долины

!_,пр^тНлш' л - 5—трог Лена; 6 — хребет Гаккеля; 7—палеоспрединговый хребет Эгир;

Н

и

I

К

к

н

Со

£ £

И

К

к Е

X о я

13

й

К К -:

О а

х

X и

и

(71

а

ДУБИНИН и др. Б

70°

60° с.ш.

65° в

-3 -2 -1 Глубина, км

св Н О

с

3

се

н и

б у

Глу

100

Ю С

Рифтовая долина Переходная морфология Осевое поднятие Осевое поднятие Переходная морфология Рифтовая долина н

ТР Тьорнес,'.,. ■ - е й а

- ^ 100 км ; 3

ТР Спар, 34 км' н 1 * со км Р V |

■1/'ТР Байт, 15 км | хр. Рейкьянес 1 1 1 ( о. Исландия ТР Эгвин, 3 ( ( хр. Кольбейнсей

-1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200

Расстояние, км

400

600

800

1000

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.

Показать целиком