ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 4, с. 85-92
УДК 551.465
ТРАНСТЕНСИЯ И ЩЕЛОЧНОЙ МАГМАТИЗМ РАЗЛОМА РОМАНШ,
АТЛАНТИКА
© 2008 г. Г. Л. Кашинцев1, А. А. Шрейдер1, В. И. Максимочкин2, А. А. Булычев2, Д. А. Гилод2
1Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 117997, Москва, Нахимовский пр., д. 36 2Московский государственный университет, геологический и физический факультеты,
119992, Москва, Воробьевы горы Поступила в редакцию 18.06.2007 г.
Новые, дополнительные магнитометрические и петро-геохимические материалы по базальтам из центральной части разлома Романш позволяют разделить их на две группы. Магматиты из активной части разлома, где установлено явление транстенсии, относятся к щелочному типу. По некоторым данным они более молодые, чем океанические толеиты южного приразломного хребта, которые подверглись в прошлом воздействию повышенных давлений. Приведенные данные позволяют с большей вероятностью отнести разлом Романш к редкой группе магматически активных демаркационных трансформ, разделяющих крупные океанические области с характерными структурными и геохимическими чертами.
С конца 1960-х гг., когда были получены первые образцы магматических пород из трансформного разлома Романш в центральной части Атлантического океана [1, 16], не ослабевает интерес к его геологической истории. Появление современных методик океанологических исследований позволили по-новому взглянуть на многие аспекты строения и эволюции этого грандиозного разлома в земной коре [4, 6, 8, 14, 15], однако вопросы магматизма при этом остались по-прежнему до конца невыясненными.
Разлом относится к небольшой группе так называемых демаркационных трансформ, которые разделяют крупные структурные области литосферы [10]. В этом качестве разлом Романш длительное время служил разделом между Центральной и Южной Атлантикой, формирующихся в разное время и несущих специфические геохимические и структурные черты [7]. Разлом по многим геологическим критериям является уникальной структурой, хотя некоторые его особенности отмечаются в других разновозрастных трансформах демаркационного типа (Австрало-Антарктическое поднятие, Восточно-Индийский хребет). Эта уникальность в первую очередь связана с глубинной характеристикой верхней мантии. Многочисленные геоморфологические, геологические и геофизические данные свидетельствуют о мантийном термальном минимуме в экваториальной части Атлантики и, в частности, в районе разлома Романш. Считается, что температура в верхней мантии под разломом на 150°С ниже, чем в других сегментах Срединно-Атланти-ческого хребта (САХ) [2, 20]. В свою очередь, указанная особенность обуславливает такие спе-
цифические характеристики, как высокие скорости сейсмических волн, связанные с наличием в глубинах высокоплотностного материала, максимальное смещение зон спрединга САХ (более 900 км), максимальная глубина его впадин в экваториальной области (до 7856 м, впадина Вима), утоненная кора, повышенный тепловой поток, разуплотнение океанической коры под осевыми долинами, сложный, контрастный рельеф [6, 18].
Вместе с тем, многие исследователи отмечают нестабильность проявления некоторых геолого-геофизических характеристик, обуславливающих эволюцию разлома в качестве уникальной структуры на дне Атлантического океана. Отмечаются нестабильный режим спрединга и чередование процессов сжатия и растяжения [4, 8], что приводит к миграции и переориентации в пространстве собственно трансформного разлома, резкому изменению плотности всех слоев текто-носферы и проявлению вертикальных движений отдельных блоков коры, изменению простирания магнитных аномалий, значительным (до 60-80 мГл) амплитудам аномалий силы тяжести в свободном воздухе, заметной дифференциации по плотности (2.62-3.00 г/см3) утоненной до 6 км океанической коры [2, 6, 9]. Основные тектонические процессы в разломе связаны со сбросо-сдвиговой составляющей, однако здесь наблюдается еще одно редкое явление - периодическая смена процессов растяжения (транстенсии) и сжатия (транспрес-сии), направленных ортогонально к простиранию разлома [15, 21, 26]. Это уникальное явление было подтверждено двумя независимыми методами: по фокальному механизму двух высокомагнитуд-ных землетрясений [26] и анализом конфигура-
Таблица 1. Составы базальтов района трансформного разлома Романш (окислы в мае. %)
Компонент 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
S1Ü2 46.11 45.10 50.73 46.78 48.53 48.38 48.81 48.37 48.84 52.04 51.60
T1Ü2 1.64 1.50 1.56 1.39 1.43 1.58 1.42 1.75 1.31 1.42 1.59
AI2O3 15.89 15.05 16.28 15.36 17.84 17.06 17.75 17.17 17.12 15.64 15.38
FeO 11.43 12.62 10.07 8.14 9.34 10.09 9.63 9.23 10.03 9.90 9.93
MgO 10.46 10.32 7.50 9.64 8.08 7.78 6.83 7.19 7.64 7.05 7.57
CaÜ 8.31 8.55 9.85 14.37 8.87 9.72 8.09 10.15 9.68 10.94 10.95
Na2O 3.20 3.92 3.32 2.23 3.32 3.65 4.59 4.10 3.71 3.34 3.18
K2O 1.04 1.08 0.47 0.08 0.73 0.73 1.06 1.19 0.40 0.18 0.17
P2O5 0.31 0.25 0.22 0.06 0.30 0.21 0.22 0.31 0.14 0.17 0.15
Примечание. 1-4 - составы базальтов центральной части разлома Романш (авторские данные): 1, 2 - станция 34, образец 096-34/1.4, 3 - станция 42, обр. 096-42/17, 4 - станция 43, обр. 096-43/46; 5 - базальт на северной границе разлома [2]; 6 - базальт на северном борту разлома [27]; 7 - нефелиновое габбро, северная граница разлома [25, 28]; 8-11 - базальты центральной части разлома Романш по данным [13], средние составы: станция 34, 8 - щелочной базальт (5 анализов), 9 - субщелочной базальт смешанного состава типа Ка-ТОР (26 ан.), 10 - станция 42, толеитовый базальт (9 ан.), 11 - станция 29, толеитовый базальт (6 ан.). Анализы 1-4 выполнены рентгено-флюоресцентным методом в Лаборатории анализа минерального вещества, ИГЕМ. Аналитик А.И. Якушев.
ции склонов депрессии при одновременном определении эйлерова полюса конечного вращения и угла поворота [15]. Геофизические данные хорошо коррелируются с петрологическими особенностями небольшой части магматитов разлома Романш. Встреченные здесь субщелочные базальты и щелочное нефелиновое габбро свидетельствуют о низких (менее 5%) степенях плавления холодной мантии, что согласуется с широким распространением в районе разлома недеплети-рованных ультрабазитов [2, 11, 19, 22, 30]. По некоторым данным [13] эти ультрабазиты являются продуктом метасоматоза обогащенными расплавами, образовавшимися при взаимодействии континентальной мантии и плюма. Щелочные магма-титы не свойственны срединно-океаническим хребтам и осложняющим их разломам, в которых преобладают различного типа толеитовые базальты. В районе разлома Романш большая часть находок щелочных базальтов отмечена в бортах рифтовой долины к югу от него [11]. В центральной части самого разлома были достоверно известны лишь две станции, вулканиты которых проанализированы, и их состав отвечает субщелочным и щелочным магматитам основного состава (табл. 1, колонки 5-7) [3, 25, 27]. Этого ма-
териала было явно недостаточно для того, чтобы судить о распространении щелочного магматизма и его структурной привязки в центральной части разлома.
В 1996 г. в экспедиции научного судна "Геленджик" было проведено драгирование в центральной части разлома Романш на двух профилях в районах приблизительно 21° и 21°40' з.д. (рис. 1). По согласованию с руководством экспедиции (Э. Бонатти) часть коллекции была передана в МГУ им. М.В. Ломоносова (A.A. Булычев и Д.А. Гилод) для дальнейших исследований. Первоначально были определены магнитные свойства образцов [14], а в дальнейшем было проведено их петрологическое изучение. Результаты комплексной геолого-геофизической интерпретации результатов таких исследований приведены в настоящей работе, с учетом данных, опубликованных в работах [13, 14].
Базальты на станции 34 были отобраны из подошвы северного борта активной части разлома с глубины 5.2-5.6 км. Вулканиты характеризуются высокими значениями естественной остаточной намагниченности и низкой степенью однофазного окисления ферромагнетиков. Эти характеристики присущи свежим базальтам молодого возраста. В них в большей степени сохранилась пер-
ю.ш.
0° I—
22°
21°
20° з.д.
1 О 2
¿3 5
Рис. 1. Схема распределения станций опробования и центров землетрясений в центральной части разлома Романш Станции драгировок научного судна "Геленджик": 1 - с установленным составом базальтов, авторские данные и материалы из работы [13], 2 - с непроанализированными вулканитами, 3 - субщелочные базальты и габбро, данные из работ [3, 25, 28], 4 - места высокомагнитудных землетрясений [23], 5 - изобаты, цифры в км
вичная остаточная намагниченность. Кстати, их неизмененный характер хорошо виден в шлифах (устное сообщение A.A. Пейве).
Образцы из драг на станциях 29, 42 и 43 получены с вершины и северного склона поднятия, разделяющего активную часть разлома от лежащей к югу широтной депрессии (см. рис. 1). В нижней части этого поперечного хребта широко
развиты серпентинизированные ультрабазиты, в верхней - габбро, долериты и базальты [13]. Вулканиты станции 42, в отличие от таких же пород станции 34, характеризуются значительным однофазным окислением титаномагнетита. На базальтах станции 43 отмечаются даже признаки ге-терофазного окисления. Магнитоактивный слой в этом районе разлома имеет небольшую мощность, менее 500 м [14]. Скорее всего, эти базаль-
Таблица 2. Магнитные параметры базальтов разлома Романш в исходном состоянии и после воздействия давления и температуры
№ станции (количество образцов) In, Qn H nc cp' h n cr cp' „P = 400 H c ЫР = 400 H cr T Jc>
A/м мТл мТл Ho Hcro °C
29 (7) 1 .44 1 7.3 34.6 60.4 1.15 1.03-1.1 250
0. 1 -3.2 5 0.96-27 30-38 .5 53-69
34 (14) 1 3 .5 1 3 8 22.0 30 1.3-1.8 1.3-1.5 260
4. 3 -27.6 62-3 1 1 20-- 2 7 28-35
42 (18) 11 27 1 1 .6 14 1.0 1.1 380
1. 1 -28 0.74-73 10- 1 4 11-20
43 (12) 1.2 2 3.6 9 .2 3 2 .0 0.86-1.0 1.1-1.2 380-580
0.03 -4. 5 0.04-43 8. 6 -9.7 18-53
Hc, мТл
P, МПа
Рис. 2. Изменения коэрцитивной силы образцов базальтов разлома Романш после воздействия квазивсестороннего сжатия. Точками на трендах показаны соотношения коэрцитивной силы (Не, милитеслы) и давления (Р, мегапаскали) в образцах исслед
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.